САМОНЕСУЩИЕ  ИЗОЛИРОВАННЫЕ  ПРОВОДА  –  ПРЕИМУЩЕСТВА,  ВИДЫ,  МАТЕРИАЛЫ

Коршунов  Антон  Иванович

студент  3  курса,  специальность  140448  «ТЭОЭЭО»,  КГБ  ПОУ  «КМК»

РФ,  п.  Кавалерово

Е-mail:  lezvin@list.ru

Попова  Валентина  Викторовна

научный  руководитель,  преподаватель  КГБПОУ  «КМК», 
РФ,  п.  Кавалерово.

Большинство  из  существующих  воздушных  линий  электропередач  выполнены  из  неизолированных  проводов,  поэтому  сложились  объективные  предпосылки  на  замену  их  самонесущими  изолированными  проводами  СИП.  Эта  модернизация  необходима  так  как  использование  «голых»  неизолированных  проводов  может  привести  к  следующим  последствиям:

·     при  обрыве  неизолированных  проводов  может  произойти  поражение  электрическим  током;

·     схлесты  проводов,  гололед  и  налипание  снега;

·     случайные  прикосновения  людьми,  животными;

·     необходимость  в  периодической  обрезке  веток  деревьев.

ВЛ  с  применением  самонесущих  изолированных  проводов  (СИП)  имеют  свои  конструктивные  особенности:

·     изоляция  на  токоведущих  проводниках;

·     отсутствие  изоляторов;

·     повышенная  механическая  прочность.

Такие  особенности  создают  ряд  преимуществ  ВЛИ  с  применением  изолированных  и  защищенных  проводов,  а  именно:

·     электробезопасность,  вследствие  отсутствия  прямого  контакта  с  токопроводящими  частями,  отсутствия  обрывов  проводов  по  причине  погодных  явлений  и  падения  деревьев;

·     пожаробезопасность  обеспечивается  отсутствием  короткого  замыкания  при  схлестывании  проводов;

·     значительное  уменьшение  трудоемкости  и  сроков  монтажных  работ  обеспечивается  простотой  конструкции  ВЛИ,  увеличением  расстояния  между  опорами,  отсутствием  работ  по  вырубке  леса.

·     отсутствие  работ,  необходимых  для  расчистки  трасс,  замены  изоляторов,  устранения  провисания;

·     высокая  механическая  прочность  проводов  обеспечивает  значительное  снижение  перерывов  в  снабжении  электроэнергией  потребителей;

·     непригодность  к  вторичной  переработке,  что  снижает  случаи  воровства;

·     возможность  осуществлять  ответвления  без  отключения  линии;

·     уменьшение  падения  напряжения,  снижение  потерь  электроэнергии  обусловлены  низким  индуктивным  сопротивлением  (в  2,5–3  раза)  по  сравнению  с  традиционными  ВЛ.

·     «возможность  прокладки  СИП  по  фасадам  зданий,  а  также  совместной  подвески  с  проводами  низкого,  высокого  напряжения,  линиями  связи,  что  дает  существенную  экономию  на  опорах»  [2,  с.  10].

Рисунок  1.  Конструкция  самонесущего  изолированного  провода  для  ЛЭП  напряжением  1  кВ

Конструктивно  воздушные  линии  электропередач  с  самонесущими  изолированными  проводами  (ВЛИ),  выполнены  следующим  образом.  Для  подвески  самонесущих  изолированных  проводов  используется  специальная  арматура.  СИП  состоит  из  нулевого  и  фазных  проводников,  которые  покрыты  изоляцией  и  скручены  в  один  жгут.  В  практике  используется  несколько  разновидностей  проводов  СИП,  так  называемых  систем.  «Первая  система,  наиболее  известная  как  АМКА  (Финляндия).  По  европейскому  гармонизированному  стандарту  HD  626,  а  в  российской  терминологии  СИП-1.  Эта  система  отличается  от  других  тем,  что  вокруг  неизолированного  («голого»)  несущего  нулевого  провода  скручены  изолированные  фазные  провода.  Материалом  для  несущего  троса  является  алюминиевый  сплав,  обладающий  повышенной  прочностью.  Прочность  линии  очень  высока  за  счет  подвески,  и  усилия  натяжения  передаются  по  системе  металл-металл.  При  этом  отсутствуют  слабые  звенья  по  всей  системе  подвеса,  что  позволяет  выполнить  требования  надежности  по  финскому  стандарту»  [3].

Первая  система  применяется  в  установках  0,4/1  кВ  и  маркируется  цифрой  1  или  1а.  В  конструкции  СИП-1  и  СИП-1а  уплотненные  алюминиевые  жилы,  изолированы  светостабилизированным  термопластичным  полиэтиленом.  Жилы  скручены  вокруг  несущего  уплотненного  сталеалюминиевого  (или  сплава  АВЕ)  троса.  АВЕ  –  это  алюминиевый  деформированный  сплав.  Состоит  из  алюминия  (97,24–98,29  %),  магния  (0,45–0,6  %),  кремния  (0,45–0,6  %),  железа  (0,4–0,7  %).  Катанку  из  этого  сплава  получают  непрерывным  литьем  и  прокаткой.  Сплав  обладает  коррозийной  стойкостью,  пластичностью.  Легирование  алюминиевого  сплава  магнием  и  кремнием  в  небольших  количествах  немного  ухудшает  электрическую  проводимость,  но  упрочняет  сплав.  Высокая  механическая  прочность  этого  сплава  позволяет  увеличить  размеры  пролетов  ВЛ.  Выбор  сплава  АВЕ  в  качестве  материала  для  несущей  жилы  уменьшает  затраты  при  монтаже,  так  как  для  сталеалюминиевых  проводов  используются  более  сложные  поддерживающие  зажимы  и  муфты.

Несущий  нулевой  провод,  выполненный  из  алюминиевого  сплава  на  базе  Al-Mg-Si,  имеет  разрывную  прочность  на  единицу  сечения  не  менее  295  МПа  (для  сравнения  –  разрывная  прочность  алюминия  около  165  МПа).  Если  сравнивать  сталеалюминевые  провода  с  номинальным  сечением  по  алюминию  525  мм²  и  заменяющего  его  аналога  —  провода  из  упрочненного  алюминиевого  сплава  сечением  585  мм²,  то  провод  из  сплава  алюминия  имеет  массу  на  20  %  меньше,  разрывное  усиление  на  18  %  выше  и  электрическое  сопротивление  на  5  %  ниже.  При  этом  экономическая  эффективность  достигается  за  счет  увеличения  длины  пролетов  и  уменьшения  количества  опор  на  ЛЭП.

Конструкция  СИП-2  и  СИП-2а  состоит  из  уплотненных  алюминиевых  жил,  изолированных  светостабилизированным  сшитым  полиэтиленом,  скрученных  вокруг  несущего  уплотненного  сталеалюминиевого  (или  АВЕ  сплава)  троса.  Отличаются  эти  марки  тем,  что  СИП-2А  имеет  изоляцию  несущего  троса.  Используются  в  сетях  0,4/1  кВ.  «СИП  с  изолированной  нулевой  несущей  жилой  применяется  в  Италии,  Франции,  Греции  и  в  других  странах.  Марки  СИП-1  и  СИП-2  с  «голым»  несущим  тросом  являются  отечественными  аналогами  проводов  выполненных  по  финской  технологии  АМКА.  Такая  конструкция  СИП  нашла  применение  в  Финляндии,  Чехии,  ЮАР»  [1,  с.  5].

Марки  СИП-1а  и  СИП-2а  аналоги  проводов  французской  технологии  Торсада,  с  изолированным  несущим  тросом,  который  выполняет  функцию  нулевой  жилы.

При  эксплуатации  в  условиях  повышенной  влажности  изоляция  всех  жил  необходима,  потому  что  неизолированные  провода  подвержены  воздействию  внешней  среды  и  коррозия  значительно  уменьшает  их  срок  службы.

  Эксплуатационных  расходы  уменьшаются  за  счет  того,  что  сокращаются  объемы  аварийно-восстановительных  работ,  упрощается  ремонт  при  работе  под  напряжением,  не  требуется  систематической  расчистки  трасс.  При  проектировании  магистральных  ВЛИ  допускается  уменьшение  сечения  проводников,  что  дает  экономию  материала.  Участки  ВЛ-0,4  кВ  не  подлежат  изъятию  у  землепользователей.  При  монтаже  СИП,  возможно  использовать  существующие  типовые  опоры  ВЛ,  или  новые  опоры  меньшей  высоты.

Использование  ВЛЗ  в  линиях  6-10кВ,  выполненных  защищенным  проводом  обеспечивает  защиту  от  электрической  дуги  по  всей  линии,  а  так  же  защиту  от  вибрационных  повреждений.

Недостатком  является  то,  что  нельзя  использовать  СИП  для  прокладки  в  земле,  или  в  качестве  кабельной  вставки,  а  так  же  температура  окружающей  среды  при  монтаже  не  должна  быть  ниже  –  20  С.

Защищенные  провода  СИП-3  применяются  в  сетях  10–20  кВ.  Каждый  провод  изготовлен  на  отдельную  фазу.  Материал  жил  –  алюминиевый  сплав  АВЕ.  Изоляция  –  светостабилизированный  сшитый  полиэтилен.

СИП-4  представляет  собой  четыре  скрученные  в  жгут  жилы  одинакового  сечения.  Используя  специальную  арматуру,  все  четыре  провода  являются  несущими.

Главным  требованием  к  изоляции  проводов  для  ВЛ  является  их  устойчивость  к  неблагоприятным  факторам  внешней  среды.  Изоляция  СИП  выполнена  из  сшиваемых  композиций  полиэтилена.  Ее  температурные  характеристики:  70  С  в  долговременном  режиме,  90С  в  режиме  длительной  перегрузки  (до  8  час,  в  сутки)  и  130  С  в  режиме  токов  КЗ.  У  полиэтилена  невысокие  затраты  на  производство.  Он  легко  обрабатывается,  имеет  хорошие  механические  свойства,  нетоксичен,  водонепроницаем,  имеет  высокое  пробивное  напряжение.

Для  повышения  допустимой  температуры  жилы,  производят  “сшивку”  полиэтилена.  Это  процесс  создания  межмолекулярных  связей  материала,  упрочняющий  его  структуру.  Существуют  три  метода:  пероксидный,  силановый  и  радиационный.

Для  кабельной  продукции  высокого  напряжения  используется  пероксидная  «сшивка».  Технология  состоит  в  нагреве  полиэтилена  до  400  °С  в  среде  нейтрального  газа  под  давлением  20  атм.

Для  изоляции  кабельной  продукции  среднего  и  низкого  напряжения  применяется  силановая  «сшивка».  В  структуру  полиэтилена  добавляются  силаны. 

Сшитый  полиэтилен  выдерживает  длительно  температуру  жилы  90  °С,  130  °С  продолжительностью  до  8  часов  и  250  °С  при  коротких  замыканиях.  Силаносшитая  изоляция  способна  восстанавливать  свою  исходную  форму  после  деформации.

Светостабилизация  полиэтилена  –  это  добавление  в  материал  специальных  веществ  называемых  светостабилизаторами.  Их  применение  существенно  снижает  вредное  воздействие  ультрафиолета  на  полимеры.

В  России  впервые  самонесущие  изолированные  провода  появились  около  20  лет  назад,  но  массовое  применение  их  началось  недавно.  Преимущества  СИП  очевидны,  при  затратах  всего  примерно  на  20  %  больше  на  приобретение  СИП,  по  сравнению  с  неизолированными  проводами,  надежность  и  электробезопасность  значительно  выше.

Список  литературы:

1. Каменский  М.К.,  Мещанов  Г.И.,  Образцов  Ю.В.  Провода  изолированные  и  защищенные  для  воздушных  линий  электропередач  //  Наука  и  техника.  2004.  –  №  6.  –  5  с.
2. Логинова  С.Е.,  Логинов  А.В.,  Шаманов  Д.Г:  пособие  по  проектированию  воздушных  линий  электропередачи  напряжением  0,38–20  Кв  с  самонесущими  изолированными  и  защищенными  проводами.  Книга  1,  ред.  2,  доп.  С-ПбENSTO-ОАО  «РОСЭП»  2005  г.  –  222  с.
3. Шаманов  Д.Г.  Про  самонесущие  изолированные  провода  0,4–1  кВ.  Плюсы  и  минусы  различных  систем.  //  [Электронный  ресурс]  –  Режим  доступа.  –  URL:  http://masters.donntu.org/2011/etf/kurov/library/article5/article5.htm  (дата  обращения  30.10.2015).