Кабель АПвПу2гж 1х120
Кабель АПвПу2гж 1х120: полный технический анализ и область применения
Кабель марки АПвПу2гж 1х120 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 110 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность в протяженных кабельных линиях, в том числе в условиях сложной трассы и агрессивной среды.
Расшифровка маркировки АПвПу2гж 1х120
Маркировка кабеля построена в соответствии с ГОСТ и однозначно описывает его конструкцию:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (Пв – обозначение по ГОСТ 16442-80, где «в» – вулканизированный, т.е. сшитый).
- Пу – усиленная защитная оболочка из полиэтилена. Буква «у» указывает на усиление, что подразумевает повышенную механическую прочность и стойкость к внешним воздействиям.
- 2г – двойная герметизация: водоблокирующие ленты и продольная герметизация экрана (иногда трактуется как «г» – герметизация, «2» – двойная).
- ж – наличие водоблокирующих проволок в экране. Элементы, заполненные гидрофобным составом, предотвращают продольное распространение влаги в случае повреждения внешней оболочки.
- 1х120 – одна токопроводящая жила с номинальным сечением 120 мм².
- Термостойкость: длительно допустимая температура жилы +90°C, в режиме перегрузки до +130°C, при коротком замыкании до +250°C.
- Высокая электрическая прочность.
- Отличные механические свойства и стойкость к растрескиванию.
- Низкие диэлектрические потери (тангенс дельта).
- Защита от электромагнитных помех (экранирование).
- Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.
- Создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
- Магистральные кабельные линии в городских и промышленных энергосетях.
- Вводы на подстанции и ГРЭС.
- Прокладка в сложных условиях: в земле (траншеях), включая грунты с высокой коррозионной активностью; в кабельных каналах, блоках и тоннелях; на эстакадах и в галереях.
- Участки с повышенными требованиями к надежности из-за системы двойной герметизации, исключающей распространение влаги.
- Трассы с наличием блуждающих токов и агрессивных сред благодаря стойкой полиэтиленовой оболочке.
- Высокая пропускная способность: Сшитый полиэтилен позволяет работать при высокой температуре жилы (+90°C), что увеличивает нагрузочную способность по сравнению с бумажно-масляной изоляцией при тех же сечениях.
- Отсутствие риска утечки масла: В отличие от маслонаполненных кабелей, что упрощает монтаж и эксплуатацию, исключает необходимость в маслоподпитывающих устройствах.
- Высокая стойкость к влаге и агрессии: Благодаря полиэтиленовой оболочке и системе герметизации.
- Относительно малый вес и гибкость: По сравнению с кабелями в свинцовой оболочке, что облегчает транспортировку и монтаж.
- Длительный срок службы: Более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.
- Отсутствие брони: В базовой версии требует осторожности при прокладке в условиях возможных механических воздействий.
- Высокие требования к качеству монтажа: Необходимость использования специальных муфт и оконечных заделок, строгое соблюдение технологии разделки и чистоты поверхностей.
- Чувствительность к дендритному старению в ранних модификациях: Современные материалы и технологии производства свели этот риск к минимуму.
- Раскатка: Производится с помощью роликов или лебедок с соблюдением минимального радиуса изгиба (обычно не менее 20D). Запрещается волочение кабеля по земле.
- Подготовка к монтажу муфт: Торцы кабеля защищаются от увлажнения. Разделка выполняется по шаблону, предоставленному производителем муфт.
- Установка соединительных и концевых муфт: Используются специальные муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 110 кВ. Процесс включает послойное восстановление экранов, изоляции и герметизацию. Часто применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые компоненты, а также эпоксидные заливные муфты.
- Заземление экранов: В одножильных кабелях 110 кВ экран наводит значительную ЭДС. Существуют различные схемы заземления (одностороннее, двустороннее, поперечное соединение). Выбор схемы влияет на величину потерь и безопасность. Часто применяется поперечное соединение экранов всех трех фаз с заземлением в нескольких точках для снижения циркулирующих токов.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является высоковольтное испытание постоянным или выпрямленным напряжением (например, 324 кВ в течение 15 минут) для проверки целостности изоляции линии.
- Двустороннее заземление экранов на обоих концах: простая схема, но приводит к большим циркулирующим токам (до 80-90% тока жилы) и значительным потерям в длинных линиях.
- Одностороннее заземление: исключает циркулирующие токи, но на свободном конце возникает высокое напряжение относительно земли, требующее установки ограничителей напряжения (ОПН).
- Поперечное соединение и разбиение на секции (транспозиция): наиболее эффективный метод для длинных линий. Экраны всех трех фаз соединяются между собой и заземляются в нескольких точках, что резко снижает циркулирующие токи. Часто применяется на практике для линий длиной более нескольких сотен метров.
- Соблюдение допустимых токовых нагрузок и температурных режимов.
- Отсутствие механических повреждений при монтаже и эксплуатации.
- Качественный монтаж соединительных и концевых муфт.
- Отсутствие постоянных перегрузок и воздействия внешних разрушающих факторов.
- Гибкость проектирования трассы.
- Относительную простоту монтажа каждого кабеля.
- Уменьшение потерь в оболочке и экране при правильной схеме заземления.
- Возможность замены или ремонта одной фазы без вскрытия других.
- По материалу жилы: Кабель ПвПу2гж 1х120 – с медной жилой. Имеет меньшее электрическое сопротивление, большую пропускную способность и стойкость к коррозии, но значительно дороже и тяжелее.
- По типу изоляции и оболочки (устаревшие технологии): Кабели с бумажно-масляной изоляцией в свинцовой оболочке (например, МС 1х120). Они тяжелее, требуют сложных систем маслоподпитки и имеют риск утечки масла, но обладают долгой историей эксплуатации и надежностью.
- По степени защиты: АПвПу2гжБ 1х120 – бронированный вариант для прямой прокладки в земле.
Конструкция кабеля АПвПу2гж 1х120
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 120 мм² жила, как правило, выполняется секторной или круглой формы, многопроволочной. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства в трехжильных кабелях или при параллельной укладке одножильных, уменьшая общий диаметр конструкции.
2. Экран на жиле (внутренний полупроводящий слой)
Поверх жилы методом экструзии наносится экструдированный полупроводящий слой. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения и пробоя изоляции на высоком напряжении.
3. Изоляция
Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем вулканизации (сшивки молекул) обычного полиэтилена, что придает ему выдающиеся свойства:
Толщина изоляции строго нормирована и для напряжения 110 кВ составляет несколько миллиметров.
4. Экран на изоляции (внешний полупроводящий слой)
Аналогично внутреннему, на изоляцию наносится экструдированный полупроводящий слой. Он также служит для выравнивания электрического поля и является частью экранирующей системы.
5. Медный экран (поясная экранировка)
Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных проволок или лент. Его назначения:
В конструкции кабеля АПвПу2гж в экран интегрированы водоблокирующие проволоки (ж) – медные проволоки, покрытые гидрофобным порошком, который при контакте с водой разбухает и герметизирует поврежденный участок.
6. Герметизирующие и заполняющие элементы (2г)
Под оболочкой применяются водоблокирующие ленты или нити, которые в сочетании с проволоками в экране создают систему двойной продольной герметизации.
7. Защитная оболочка
Внешняя оболочка из полиэтилена (Пу) черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), влаге, ультрафиолетовому излучению и механическим воздействиям. Усиленный вариант («у») имеет увеличенную толщину.
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 64/110 (126) кВ |
| Количество и сечение жил | 1 х 120 мм² |
| Материал жилы | Алюминий |
| Материал изоляции | Сшитый полиэтилен (XLPE) |
| Длительно допустимая температура жилы | +90 °C |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 с) | +250 °C |
| Допустимый нагрев при перегрузке | +130 °C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 20 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C, не более | 0.253 Ом/км (согласно ГОСТ 22483) |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц | 216 кВ (на готовой линии, 24 часа) |
| Испытательное постоянное напряжение | 324 кВ (на готовой линии, 15 мин) |
| Масса 1 км кабеля | Приблизительно 3500-4000 кг (зависит от производителя) |
| Диапазон рабочих температур окружающей среды | От -50 °C до +50 °C |
Область применения и условия прокладки
Кабель АПвПу2гж 1х120 предназначен для эксплуатации в электрических сетях на напряжение 110 кВ. Основные сферы применения:
Важно: Для прокладки в земле необходима дополнительная защита в виде бронепокрова (например, кабель АПвПу2гжБ). Базовая модификация АПвПу2гж не имеет брони и не предназначена для прямой прокладки в земле без защитных коробов или труб, если существует риск механических повреждений.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля 110 кВ требует высокой квалификации персонала и использования специального оборудования. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем кабель АПвПу2гж отличается от АПвПуг?
Основное отличие – в системе герметизации. Индекс «2гж» указывает на наличие двойной герметизации (водоблокирующие ленты под оболочкой + водоблокирующие проволоки в экране). В маркировке «АПвПуг» буква «г» обычно означает только наличие водоблокирующих лент под оболочкой. Кабель АПвПу2гж обладает более надежной защитой от продольного распространения влаги.
Можно ли прокладывать АПвПу2гж 1х120 непосредственно в земле?
Прямая прокладка в земле (траншее) базовой модификации АПвПу2гж без брони не рекомендуется при наличии риска механических повреждений (камни, строительный мусор, раскопки). Для прокладки в земле следует применять бронированный вариант – АПвПу2гжБ (с бронепокровом из стальных оцинкованных лент) или обеспечивать защиту с помощью асбестоцементных, пластиковых или керамических коробов. Прокладка в кабельных каналах, блоках, тоннелях допустима.
Как правильно выбрать схему заземления экранов для трех одножильных кабелей?
Выбор схемы зависит от длины линии и требований к потерям:
Расчет оптимальной схемы должен выполнять проектировщик.
Каков реальный срок службы этого кабеля?
Номинальный срок службы кабеля АПвПу2гж, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может превышать 40-50 лет при соблюдении условий:
Почему для сетей 110 кВ часто используют именно одножильные кабели, а не трехжильные?
Для напряжений 110 кВ и выше трехжильные кабели в общей оболочке имеют очень большой вес и диаметр, что делает их транспортировку и монтаж крайне сложными (ограничение по максимальному диаметру барабана, необходимости в мощной технике для раскатки). Использование трех одножильных кабелей (по одному на фазу) обеспечивает:
Недостаток – увеличение общей стоимости из-за большего расхода материалов на экранировку и необходимость учета взаимного влияния фаз при прокладке (требуется соблюдение треугольного или плоского расположения с определенными расстояниями).
Какие существуют аналоги данного кабеля?
Аналоги можно разделить по материалу жилы и типу изоляции: