Кабель силовой АПвПу2гж 1х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвПу2гж 1х является силовым кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Он предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Данная марка представляет собой современную, надежную альтернативу маслонаполненным и кабелям с бумажной пропитанной изоляцией, широко используемую при строительстве и модернизации кабельных линий электропередачи среднего и высокого напряжения.

Расшифровка маркировки АПвПу2гж

Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и четко описывает его конструкцию:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• Пв – материал изоляции: Полиэтилен вулканизированный (сшитый).
• Пу – тип защитной оболочки: Полиэтилен усиленный (как правило, линейный полиэтилен низкой или средней плотности, обладающий высокой стойкостью к растрескиванию).
• 2г – обозначение бронепокрова: двойная (2) гофрированная лента из стали, наложенная так, чтобы перекрывать зазор.
• ж – наличие гидроизоляционного слоя. В данном контексте «ж» указывает на применение жиростойких материалов, обычно это продольная герметизация алюмополимерной лентой и заполнение бронепокрова водоблокирующими нитями или пастой для защиты от продольного распространения влаги.
• 1х – количество токопроводящих жил (одна).
• 35 кВ – номинальное линейное напряжение.

Конструкция кабеля АПвПу2гж 1х 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (материал — А5Е, А7Е по ГОСТ 22483), круглой или секторной формы. Для сечения 35 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная жила (многопроволочная, скрученная из отдельных проволок). Жила имеет гладкую, ровную поверхность для минимизации электрических напряжений на границе с изоляцией.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что придает ему высокие термические и механические свойства. Рабочая температура жилы повышается до +90°C (кратковременно до +130°C), по сравнению с +70°C у кабелей с ПВХ изоляцией. Изоляция наносится методом экструзии одновременно с полупроводящими экранами, что обеспечивает идеальную адгезию и однородность.

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Внешний слой полупроводящего материала, накладываемый поверх основной изоляции. Вместе с экраном на жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.

5. Медный экран (заземляющий)

Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных проволок, спирально наложенной медной ленты или их комбинации. Его функции: защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве заземляющего проводника для токов короткого замыкания и для устройства релейной защиты (поперечная дифференциальная защита).

6. Разделительный слой

Как правило, представляет собой полиэтилентерефталатную (лавсановую) или полиэтиленовую ленту, наложенную поверх медного экрана для предотвращения его контакта с броней и возможного электрохимической коррозии.

7. Гидроизоляционный барьер

Ключевой элемент маркировки «ж». Включает в себя:

• Продольную герметизацию: под оболочкой или под броней располагается алюмополимерная лента (ламинат из алюминиевой фольги и полимерной пленки), которая создает барьер для проникновения влаги вдоль кабеля.
• Заполнители: водоблокирующие тальковые или бентонитовые нити, пасты или гели, которые при контакте с водой многократно увеличиваются в объеме, герметизируя любые возможные полости.

8. Бронепокров (2г)

Выполнен в виде двух гофрированных стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Гофрирование придает гибкость. Основные функции: защита от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны), а также от растягивающих нагрузок. Сталь обладает ферромагнитными свойствами, что необходимо учитывать при расчете потерь.

9. Наружная оболочка (Пу)

Изготавливается из полиэтилена (PE). Обладает высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), перепадам температур и влаге. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПу2гж 1х 35 кВ (на примере сечения 240 мм²)

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,5 / 35 кВ (40,5 кВ)
Число и номинальное сечение жил	1х50, 1х70, 1х95, 1х120, 1х150, 1х185, 1х240, 1х300, 1х400, 1х500, 1х625, 1х800 мм²
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура при КЗ (макс. 5 с)	+250°C
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 x (D + d), где D – наружный диаметр кабеля, d – диаметр жилы
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*	~320 А (для 240 мм² в земле, при температуре грунта +25°C, глубине прокладки 0,7 м)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C	Не более 0,125 Ом/км (для 240 мм²)
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин.	65 кВ
Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний)	52 кВ

• Точное значение I_доп зависит от условий прокладки (группировка, температура грунта/воздуха, тепловое сопротивление среды) и рассчитывается по методике ПУЭ или МЭК 60287.

Области применения

• Распределительные сети 35 кВ: Питание мощных районных трансформаторных подстанций 35/6(10) кВ, соединение ячеек распределительных устройств (КРУ, КСО).
• Вводы на территории промышленных предприятий: Заводы, нефтехимические комплексы, горнодобывающая отрасль.
• Кабельные линии в городской инфраструктуре: Прокладка в кабельной канализации, тоннелях, коллекторах, по эстакадам.
• Переходы через водные преграды: Благодаря усиленной гидроизоляции («ж») может применяться на участках с повышенной влажностью грунта.
• Участки с повышенными механическими нагрузками: Наличие брони делает кабель пригодным для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защитных труб, кроме мест с особо активными внешними воздействиями.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ не подвержена термическому старению, как бумажно-масляная изоляция, не требует сложных систем подпитки маслом.
• Большая допустимая температура и перегрузочная способность.
• Меньший вес и внешний диаметр по сравнению с маслонаполненными кабелями того же напряжения и сечения.
• Простота монтажа и соединения: Возможность изготовления кабелей в длинных строительных длинах, что уменьшает количество муфт.
• Устойчивость к влаге и агрессивным средам благодаря полиэтиленовой оболочке и гидрозащите.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке (в отличие от маслонаполненных кабелей).

Недостатки:

• Чувствительность к частичным разрядам при наличии дефектов в изоляции или монтаже. Требует высококачественного изготовления и монтажа.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.
• Необходимость применения специального инструмента и технологий для разделки и монтажа концевых и соединительных муфт.
• Наличие потерь в броне (вихревые токи), что необходимо учитывать при расчете допустимых токовых нагрузок, особенно для крупных сечений.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабеля АПвПу2гж 35 кВ должна выполняться в соответствии с ПУЭ 7-го издания, СНиП 3.05.06-85 и инструкциями завода-изготовителя.

• Траншейная прокладка: Глубина заложения – не менее 0,7 м от планировочной отметки. На дне траншеи устраивается песчаная или мягкая грунтовая подушка толщиной 100 мм. Кабель засыпается таким же слоем, после чего укладывается сигнальная лента или защитные плиты. Допускается прокладка в одной траншее нескольких кабелей с расстоянием между ними не менее 100 мм для 10-35 кВ.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Кабель крепится на конструкциях с помощью специальных скоб, избегая острых краев. Необходимо обеспечить естественное охлаждение, избегать плотной группировки.
• Монтаж муфт: Установка соединительных и концевых муфт является критически важной операцией. Требует чистого, защищенного от погодных условий места, квалифицированного персонала и строгого соблюдения технологической карты. Необходима тщательная зачистка и обезжиривание изоляции, послойное восстановление экранов и герметизация.
• Заземление: Медный экран и стальная броня должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии для безопасности и правильной работы защит. В случае длинных линий может потребоваться поперечное заземление или применение изолирующих муфт для сегментации экрана согласно расчетам.
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением (как правило, 2U₀ в течение 15 мин.) для проверки целостности изоляции и отсутствия дефектов, внесенных при монтаже.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие АПвПу2гж от АПвПуг?

Буква «ж» в маркировке указывает на наличие усиленной гидроизоляции. В кабеле АПвПуг может использоваться только алюмополимерная лента под оболочкой. В АПвПу2гж, помимо этого, применяются водоблокирующие материалы (нити, пасты) в бронепокрове, что практически исключает возможность продольного распространения влаги внутри кабеля при локальном повреждении оболочки. Это повышает надежность в условиях повышенной влажности грунта или при прокладке через водные преграды.

Как правильно выбрать сечение жилы для данного кабеля?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (нагрев) и по экономической плотности тока. Первый расчет ведется исходя из максимального рабочего тока линии с учетом способа прокладки и условий окружающей среды (температура грунта, группировка). Второй – согласно нормативным документам (ПУЭ, проект) для определения оптимального сечения с точки зрения капитальных затрат и потерь электроэнергии. Для кабелей 35 кВ также обязателен проверочный расчет на термическую стойкость при токах короткого замыкания.

Можно ли прокладывать кабель АПвПу2гж в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Полиэтиленовая оболочка (Пу) устойчива к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. Однако необходимо учитывать, что допустимый ток нагрузки для прокладки в воздухе (при температуре +25°C) может отличаться от тока для прокладки в земле. Также следует обеспечить защиту от механических повреждений на доступных высотах, если есть риск стороннего воздействия.

Какой кабель предпочтительнее для линий 35 кВ: одножильный или трехжильный?

Выбор зависит от условий прокладки и экономических соображений. Одножильные кабели (1х), такие как АПвПу2гж, удобнее при прокладке в стесненных условиях (узкие траншеи, кабельная канализация), они имеют меньший диаметр и вес на одну фазу, что облегчает монтаж. Однако для трехфазной линии требуется укладка трех кабелей в треугольник или «вразбежку», что требует учета взаимного нагрева и может увеличивать общую ширину траншеи. Трехжильный кабель (3х) компактнее в одной оболочке, но имеет очень большой вес и диаметр, сложен в транспортировке и монтаже, особенно для больших сечений. Для напряжений 35 кВ чаще применяются одножильные кабели.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Броня из стальных гофрированных лент (2г) обеспечивает защиту от большинства механических воздействий при засыпке грунтом и от грызунов. Однако в местах с повышенной внешней нагрузкой (под дорогами, в зонах возможных земляных работ) рекомендуется дополнительная защита в виде асбестоцементных, пластиковых или керамических труб, либо специальных защитных плит (бетонных, полимерных), укладываемых поверх кабеля перед засыпкой.

Как осуществляется контроль состояния изоляции кабеля в эксплуатации?

Помимо периодических высоковольтных испытаний постоянным напряжением, современной практикой является мониторинг состояния изоляции с помощью систем частичного разряда (ЧР). Датчики, установленные на муфтах или самом кабеле, позволяют в режиме онлайн отслеживать уровень и локализовать источники частичных разрядов – главный индикатор старения и дефектов изоляции СПЭ. Также применяется измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) на частоте 0,1 Гц.