Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПу2г 15 кВ 120 мм²: полный технический анализ

Кабель марки АПвПу2г 15 кВ 120 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение 15 кВ частоты 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, долговечности и безопасности при эксплуатации в современных распределительных сетях среднего напряжения, включая кабельные линии в земле (траншеях), коллекторах, туннелях и по эстакадам, где отсутствует опасность механических повреждений в процессе эксплуатации.

Расшифровка маркировки АПвПу2г

Маркировка кабеля выполнена согласно ГОСТ и четко описывает его конструктивные особенности:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пу – усиленная защитная оболочка (броня) из стальных оцинкованных профилированных лент (гофрированных).
• 2г – индекс, обозначающий: «2» – наличие гидрофобного заполнителя в поясной изоляции и под оболочкой, «г» – герметизация продольных зазоров водоблокирующими лентами (полная герметизация).
• 15 кВ – номинальное напряжение 15 кВ (фактически, для сетей 10 кВ, так как следующая ступень стандартного напряжения – 20 кВ).
• 120 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу2г 15 кВ 120 мм²

Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА по ГОСТ 22483), круглой формы. Для сечения 120 мм² жила, как правило, многопроволочная (IV или V класса гибкости по ГОСТ 22483), что обеспечивает достаточную гибкость для транспортировки и прокладки. Жила может быть компактной (уплотненной) для уменьшения общего диаметра кабеля.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий электрическую прочность кабеля. Технология сшивки (пероксидная, силановая) создает трехмерную молекулярную сетку, что придает материалу высокие температурные характеристики (длительно допустимая температура +90°C), стойкость к тепловым ударам и механическую прочность. Толщина изоляции стандартизирована и для напряжения 15 кВ составляет, как правило, 5.5 мм.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Второй экструдированный полупроводящий слой, накладываемый поверх основной изоляции. Вместе с экраном на жиле он формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено силовое поле. Этот слой также выравнивает поле.

5. Поясная изоляция и гидрофобный заполнитель

Поверх экрана на изоляции накладываются экранирующие элементы (медные проволоки или ленты), а пространство между ними заполняется гидрофобным компаундом (заполнителем). Это ключевой элемент марки «2г». Назначение – предотвращение продольного распространения влаги в случае локального повреждения внешней оболочки. Заполнитель обладает свойством разбухать при контакте с водой, герметизируя поврежденный участок.

6. Разделительный слой

Как правило, это полимерная пленка (например, из полиэтилентерефталата), наложенная поверх поясной изоляции для защиты от взаимодействия с броней.

7. Броня

Выполнена из стальных оцинкованных профилированных (гофрированных) лент. Профилирование (гофра) придает броне гибкость, сравнимую с плоскими лентами, но обеспечивает более высокую механическую стойкость к сдавливанию и растяжению, а также лучшее сопротивление точечным ударам. Броня защищает кабель от механических повреждений (напр., при подвижках грунта, случайных ударах) и от грызунов.

8. Внешняя оболочка

Изготавливается из ПВХ пластиката. Цвет оболочки, как правило, черный. Оболочка обеспечивает защиту брони от коррозии, служит дополнительным барьером от влаги и агрессивных сред. Под броней также может находиться слой гидрофобного заполнителя и водоблокирующих лент (индекс «2г»), создающих второй барьер для влаги.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПу2г 15 кВ 1х120 мм²

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	8,7/15 кВ (17,5 кВ)
Число и сечение жил	1 х 120 мм²
Длительно допустимая температура жилы	+90°C
Максимальная температура при КЗ (до 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 x D (наружного диаметра кабеля)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0,253 Ом/км
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*	~320 А (зависит от условий прокладки)
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин.	22 кВ (для новых кабелей после прокладки)
Сопротивление изоляции, не менее	100 МОм·км

*Точное значение I_доп определяется по ПУЭ 7 изд., гл.1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха, количества работающих кабелей вплотную и т.д.

Таблица 2. Примерные массо-габаритные показатели

Параметр	Примерное значение
Наружный диаметр кабеля, мм	45 — 50
Масса 1 км кабеля, кг	2500 — 3000

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвПу2г 15 кВ 120 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-10 кВ (фактическое рабочее напряжение) городского и промышленного назначения.
• Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных станций, промышленных предприятий.
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и при условии защиты от прямого механического повреждения (укладка в трубы, плиты) в зонах с такой вероятностью.
• Прокладка в кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях, эстакадах, галереях).
• Участки с повышенной коррозионной активностью грунтов благодаря оцинкованной броне и ПВХ оболочке.
• Участки с риском проникновения влаги благодаря конструкции с герметизацией.

Важное замечание: Кабель с индексом «2г» не предназначен для прокладки в воде (подводные переходы), для этого существуют специальные исполнения с свинцовой оболочкой (АПвПу).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловому старению и перегрузкам.
• Полная герметизация: Индекс «2г» обеспечивает максимальную защиту от проникновения и распространения влаги вдоль кабеля, что резко повышает его ресурс.
• Хорошая механическая защита: Профилированная броня эффективно защищает от сдавливания и ударов.
• Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке того же сечения и напряжения.
• Высокая допустимая температура: +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с бумажно-масляной изоляцией.
• Простота монтажа и соединения: Отсутствие масла или газа под давлением упрощает монтаж муфт.

Недостатки/Ограничения:

• Чувствительность к точечным ударам и надрезам: При монтаже необходимо беречь изоляцию от повреждения острыми кромками.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима идеальная зачистка и подготовка поверхности изоляции, чистота в зоне работы.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (ААБл, ААШв) на аналогичное напряжение, но эксплуатационные преимущества часто это компенсируют.
• Ограничение по температуре прокладки: При температуре ниже -15°C требуется предварительный подогрев.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвПу2г требует соблюдения ряда правил:

1. Радиус изгиба: Не должен превышать 15 наружных диаметров кабеля при прокладке.
2. Раскатка: Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Раскатка осуществляется с применением кабельных роликов.
3. Прокладка в траншее: Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта. Сверху засыпается слоем песка, затем укладывается сигнальная лента и производится обратная засыпка грунтом.
4. Соединение и оконцевание: Выполняются только с помощью специальных соединительных и концевых муфт на 8,7/15 кВ, предназначенных для кабелей с СПЭ-изоляцией. Технология включает ступенчатую зачистку изоляции, наложение полупроводящих и изоляционных слоев (термоусаживаемых или холодноусаживаемых), монтаж заземления и экрана.
5. Заземление: Экран (броня) кабеля подлежит обязательному двухстороннему заземлению для обеспечения безопасности и нормального режима работы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Почему кабель маркирован на 15 кВ, а используется в сетях 10 кВ?

Напряжение 15 кВ – это номинальное междуфазное напряжение (U), указанное в маркировке. Соответствующее фазное напряжение (U0) составляет 8.7 кВ. Согласно ГОСТ и ПУЭ, кабели с U0/U = 8.7/15 кВ предназначены для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где в нормальном режиме напряжение на землю не превышает фазного, а при однофазном замыкании может возрастать до междуфазного. Сети 10 кВ в России относятся именно к такому типу. Таким образом, кабель имеет необходимый запас по напряжению.

Вопрос 2: В чем принципиальная разница между АПвПу2г и АПвПу?

Основное отличие – в конструкции герметизации. АПвПу имеет свинцовую оболочку под броней, которая является абсолютным барьером для влаги и позволяет прокладывать кабель в воде. АПвПу2г не имеет свинцовой оболочки, а герметизация обеспечивается гидрофобными заполнителями и лентами («сухая конструкция»). Это делает его легче, дешевле и экологичнее, но ограничивает применение сухопутными трассами.

Вопрос 3: Можно ли прокладывать кабель АПвПу2г в воздухе (по фасадам, на опорах)?

Да, можно, но с учетом условий окружающей среды. ПВХ оболочка имеет ограниченную стойкость к ультрафиолетовому излучению. При открытой прокладке в регионах с высокой солнечной активностью рекомендуется использовать кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (например, марки АПвПу2г-ХЛ) или предусматривать защитные кожухи/лотки.

Вопрос 4: Как правильно выбрать сечение 120 мм²? Достаточно ли его для конкретной нагрузки?

Сечение 120 мм² выбирается на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки (I_доп) и проверки по условиям короткого замыкания и потери напряжения. Для ориентира, I_доп для одного кабеля 120 мм², проложенного в земле при температуре грунта +25°C, составляет примерно 320 А. Это соответствует мощности около 6 МВт в сети 10 кВ (при sqrt(3)10кВ320А). Точный расчет должен выполнять проектировщик с учетом всех поправочных коэффициентов (ПУЭ, гл. 1.3).

Вопрос 5: Что означает требование «отсутствие опасности механических повреждений» для бронированного кабеля?

Броня из стальных лент защищает от случайных, незначительных механических воздействий при засыпке грунтом, подвижках, давлении, от грызунов. Однако она не рассчитана на постоянное давление острыми камнями, на прямые удары ломами или ковшами экскаватора в процессе земляных работ над уже проложенной линией. В зонах, где такие воздействия вероятны (например, частое проведение раскопок), кабель необходимо дополнительно защищать плитами или трубами.

Вопрос 6: Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвПу2г, заявленный производителями при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше и определяется совокупностью факторов: стабильностью рабочих параметров, отсутствием перегрузок, качеством монтажа соединительных муфт и отсутствием повреждений при сторонних работах.

Заключение

Кабель АПвПу2г 15 кВ 120 мм² является современным, технологичным и надежным решением для строительства и модернизации кабельных линий среднего напряжения 6-10 кВ. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, усиленной брони и комплексной герметизации, обеспечивает длительную и безотказную работу в самых распространенных условиях прокладки – в земле и кабельных сооружениях. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данного кабеля в соответствии с ПУЭ и инструкциями производителя являются залогом экономичной и стабильной работы энергетического объекта на протяжении десятилетий.