Линии электропередач на самонесущем изолированном проводе (СИП)

Эта технология призвана существенно повысить надежность электроснабжения, поскольку основные факторы нестабильности — воровство и непогода, теперь будут исключены. Среди плюсов новой технологии — долговечность (срок службы такого провода более 40 лет), повышенная прочность и безопасность. Даже если опора окажется на земле, отключения электроэнергии не произойдет, а хорошая изоляция защитит окружающих от напряжения.

Этот провод не имеет смысла воровать. Традиционный способ очистить изоляцию с помощью огня, превратит СИП в кусок бесформенного металлопластика, который не примет ни один пункт приема металлолома. А еще — к СИПу невозможно скрытно подключиться с помощью наброса.

Технология СИП имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным алюминиевым проводом. В их числе — высокая надежность и бесперебойность энергообеспечения потребителей (исключается короткое замыкание из-за схлестывания фазных проводников, случайных перекрытий и т.п.), значительное сокращение общих эксплуатационных расходов (до 80 %) за счет уменьшения аварийно-восстановительных работ. При строительстве ВЛ с применением технологии СИП может существенно уменьшаться ширина просеки.

Технология СИП разработана во Франции. Суть ее — в том, что от столба к столбу тянется не несколько отдельных проводов, а один кабель в прочной изоляции. Надежность электроснабжения при этом возрастает в десятки и даже сотни раз! Даже если во время урагана кабель сорвется со столба на землю, электроснабжение не прервется, поскольку изоляция предотвратит короткое замыкание. Да и ремонтникам работы достанется минимум — вновь прикрепить упавший кабель на опору. И рисковать не придется — оголенных проводов под напряжением здесь нет!

Изоляция на СИП настолько прочная и тугоплавкая, что ее практически невозможно удалить (расплавить можно лишь вместе с металлическими жилами). А значит, новые линии не будут соблазнять воров-металлистов. Да и «подключиться» к такому проводу в обход счетчика нельзя. Так что кражи электроэнергии в поселках, куда ведут линии СИП, фактически исключены.

В обширном спектре инноваций энергокомпании, главная — использование самонесущего изолированного провода (СИП) при новом строительстве и реконструкции сетей. Конструктивно СИП представляет собой скрученные вокруг нулевой несущей жилы. СИП имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с "голым" проводом. Он не подвержен случайным перекрытиям, гололедообразованию, замыканиям из-за схлестывания фазных проводников. СИП требует вырубки более узкой просеки в лесной местности, поскольку высокая механическая прочность проводов исключает обрывы из-за падения деревьев. Достоинства СИП подтвердились во время урагана в г. Дорогобуже. Воздушные линии электропередачи напряжением 0,4 кВ Центральных электрических сетей ОАО «Смоленскэнерго» выдержали натиск стихии с минимальными повреждениями. Анализ аварийности в сетях энергокомпании за последние годы показывает, что количество отключений воздушных линий из-за падения деревьев или налегания на поросль достигает 80% от общего числа аварий. Технология СИП позволяет снизить этот вид аварийности практически до нуля.

Надежность и эксплуатационная привлекательность СИП складывается из следующих условий:

• провода защищены от схлестывания;
• на таких проводах практически не образуется гололед;
• исключено воровство проводов, так как они не подлежат вторичной переработке;
• существенно уменьшены габариты линии и соответственно требования к просеке для прокладки и в процессе эксплуатации;
• простота монтажных работ и соответственно уменьшения их сроков;
• высокая механическая прочность проводов и соответственно невозможность их обрыва;
• пожаробезопасность таких линий, основанная на исключении КЗ при схлестывании;
• сравнительно небольшая стоимость линии (примерно на 35 % дороже «голых"). При этом происходит значительное сокращение эксплуатационных расходов (реальное сокращение доходит до 80 %).

Список можно продолжать далее, но и этого уже достаточно для того, чтобы обосновать необходимость использования СИП.

Технические характеристики СИП-3

СИП-3 — это одножильный самонесущий изолированный провод. Жила выполнена из алюминиевого сплава высокой прочности или из сталеалюминия.

Изоляция выполнена из силанольно-сшитого полиэтилена. Температурные характеристики такой изоляции — 90^о С в долговременном режиме, 130^о С в режиме длительной перегрузки (до 8 часов в сутки) и 250^о С в режиме токов короткого замыкания. В изоляцию добавляют около 2 % сажи для достижения стойкости полиэтилена к ультрафиолетовому излучению.

Изоляционный слой имеет толщину около 2,5 мм, поэтому такой слой можно считать только защитным. Несмотря на то, что изоляция и выдерживает 60 кВ на пробой, провод необходимо подвешивать пофазно на отдельные изоляторы. При схлестывании проводов или падении на линию, например, дерева, когда провода собираются в пучок, защитный покров выдерживает рабочее напряжение и линия может работать достаточно долго.

Свойства провода таковы, что экономия при строительстве достигается не только уменьшением материалоемкости траверс (межфазное расстояние всего 400 мм), но и, что немаловажно, уменьшением габаритов просеки в лесных массивах. Просека требуется в шесть раз меньше, чем для линий с голыми проводами. И ее ширина в 3,5 метра определена лишь необходимостью организации подъезда техники для проведения работ по строительству линии.

СИП боится грозовых перенапряжений

Необходимо обратить внимание и на то, что не бывает идеальных систем. С появлением изолированных проводов возникла проблема их защиты от грозовых перенапряжений. При возникновения грозового перенапряжения пробивается воздушный промежуток по поверхности изолятора и горит дуга, питаемая сетью достаточно долго — в сетях среднего напряжения однофазный пробой не регистрируется релейной защитой, и линия не отключается.

Для «голых» проводов грозовые перенапряжения не так страшны, ведь основание дуги со стороны провода не стоит на месте, постоянно перемещаясь по проводу. Защищенный провод пробивается в определенных местах, изоляция не дает дуге двигаться, и она горит на проводе только в месте пробоя. В конце концов, провод пережигается и обрывается. Следовательно, такие провода необходимо защищать от грозовых перенапряжений. Конечно это требует дополнительных затрат, но они необходимы.

Существуют различные способы защиты от грозовых перенапряжений.

Одним из первых появился метод защиты искровым промежутком. Еще одним широко применяемым, но при этом довольно дорогим стал способ с использованием ограничителей перенапряжения.
Существуют и другие методы. Один из них достаточно давно используется в Европе, способ перевода пробоя из однофазного в межфазный

Устройство конструктивно достаточно простое, и необходимо обратить внимание на достаточно малое межфазное расстояние. Устанавливается на достаточном удалении от изолятора (длина вязки спиральной + 5 см), причем рог направлен от опоры, но в сторону траверсы. Само устройство имеет прокалывающие изоляцию контактные зубья, которые при монтаже выводят потенциал провода на рог и поверхность провода, причем с помощью алюминиевой проволоки этот потенциал существует на поверхности провода вплоть до изолятора.

При возникновении грозового перенапряжения пробивается промежуток у изолятора между проводом и траверсой, но дуга горит не на самом проводе, а на той проволоке, которая выводит потенциал на поверхность. Далее дуга перемещается по проволоке в сторону рогов, и за счет ионизации воздуха и относительно небольшого межфазного расстояния дуга переходит в межфазное состояние.

Плюс такого метода в том, что пробой становится видимым для релейной защиты, которая отключает линию. Затем либо АПВ, либо оператор восстанавливают сетевое напряжение.

Появляются и новые идеи, в том числе и в нашей стране. Интересна петербургская разработка с использованием длинноискровых промежутков. Система достаточно новая и пока серийно не производится. Но ее будущее достаточно многообещающе. Идея очень проста: заставить пробой протекать по некой поверхности, растягивая разряд на такую большую длину, которая не позволит ему переродится в полноценную дугу.

Конструктивно такая защита может выполняться различными способами. Один из них — петля, изготовленная из длинного отрезка изолированной жилы определенной конструкции с высоким уровнем изоляции и установленная на траверсе. Концы жилы закреплены на траверсе и соединены с ней. Средней частью петля приближается к СИП и в этом месте поверхность защищенного провода выведен потенциал. Разряд растягивается по поверхности петли от СИП до траверсы, причем его длина разряда так велика, что он не перерождается в дугу. Результат — при грозовых перенапряжениях линия не отключается, и абонент всегда получает электроэнергию.

Введен ГОСТ Р 52373—2005, в который не вошли изолированные провода без несущего элемента, соответственно их применение запрещено.

Надо заметить, что вышеупомянутый ГОСТ не исключает производство и применение проводов без несущего проводника и носит рекомендательный характер («Новости ЭлектроТехники» № 2(38) 2006, стр. 159). Провода данного типа производятся по техническим условиям заводов-производителей, согласованным с департаментом электрических сетей РАО «ЕЭС России».

Стоимость ВЛИ, выполненной проводом СИПс-4, выше стоимости аналогичной линии на проводе марки СИП-2А, т.к. арматура для СИПс-4 стоит на 10—15% дороже.

При строительстве ВЛИ основная часть затрат приходится на провод и арматуру. По официальным данным ОАО «Севкабель», стоимость проводов марки СИПс-4 в зависимости от сечения на 10—30% ниже, чем марки СИП-2А, причем разница в стоимости тем больше, чем меньше сечение провода. Оценить стоимость арматуры не так просто, поскольку количество и тип арматуры сильно меняются в зависимости от конкретного проекта. Но практика показывает, что стоимость арматуры для СИПс-4 при строительстве ВЛ проводами сечением до 35 мм² одинакова с аналогичной арматурой для СИП-2А. При увеличении сечения линии арматура для СИПс-4 дорожает на 10—15% по сравнению с арматурой для СИП-2А.

Стоимость арматуры при сооружении ВЛ составляет приблизительно 20% от стоимости линии, а остальные 80% затрат приходятся на стоимость провода. Поэтому более дорогая арматура в конечном итоге практически не влияет на общие затраты.

Таким образом, сооружение ВЛ с помощью СИПс-4 значительно дешевле, чем с СИП-2А. Если учитывать затраты на монтаж, то разница в стоимости ВЛ может еще больше возрасти, т.к. при использовании СИПс-4 отпадает необходимость в бандажных ремешках и (иногда) раскаточных роликах.

Для СИПс-4 нужны более мощные поддерживающие зажимы, но они не обеспечивают минимальную разрушающую нагрузку, которая позволит сохранить работоспособность магистрали ВЛ за счет обрыва самой арматуры, а не провода.

В арматуре не предусмотрены элементы, которые служат для механической защиты магистральной линии. Такие недостатки могут называть только производители со скудным ассортиментом выпускаемой арматуры. Не секрет, что минимальная допустимая разрушающая нагрузка поддерживающих зажимов для систем СИП с несущим нулевым проводником — 1,2 т. Но сегодня на рынке есть арматура для четырехпроводной системы СИП, рассчитанная на весь диапазон возможных нагрузок — от 1,2 до 4 т, выполненная как из алюминиевого сплава, так и из пластика, что полностью исключает обрыв провода. Монтаж провода СИП-2А значительно проще, чем монтаж СИПс-4, так как вся анкерная и подвесная арматура монтируется на одну несущую нулевую жилу.

С этим высказыванием сложно согласиться, потому что:

• для подвески СИПс-4 на промежуточных опорах выделять какую-либо жилу нет необходимости. Крепление происходит сразу за все 4 жилы, т.е. за весь жгут. Более того, монтаж СИПс-4 не только занимает меньше времени, но и экономит средства, т.к. поддерживающие зажимы можно использовать вместо раскаточных роликов, т.е. раскатка СИПс-4 может происходить непосредственно по самим поддерживающим зажимам;
• при монтаже линии с СИПс-4 нет необходимости использовать бандажные ремешки. Расплетение жгута просто невозможно, поскольку его крепление происходит одновременно за все 4 жилы, в то время как на линиях с СИП-2А бандажами надо фиксировать жгут с двух сторон от места крепления к зажиму.

Несущая способность нулевой жилы в СИП-2А рассчитана на большие анкерные пролеты, поскольку способна выдерживать высокую механическую нагрузку. Анкерные пролеты для СИПс-4 меньше, т.к. жилы выполнены из алюминия.

Разрывная прочность алюминиевого сплава, который используется для изготовления несущей жилы в проводах марки СИП-2А, составляет 300 н/мм2. Разрывная прочность алюминия всего 175 н/мм2, но в СИПс-4 нагрузка распределяется равномерно на все 4 жилы. Это означает, что эффективное сечение несущего элемента, а следовательно и его прочность, возрастает в четыре раза. Для сравнения возьмем провод СИП-2А 3х50+1х70 и СИПс-4 4х50. В этом случае разрывная прочность провода СИП-2А составит 21 кН, в то время как для провода СИПс-4 эта величина будет равняться 35 кН. Вес провода СИП-2А равняется 842 кг/км, а СИПс-4 — всего 718 кг/км. Следовательно, при меньшей прочности несущего проводника в случае СИП-2А, на него воздействует большая механическая нагрузка, чем при использовании СИПс-4, за счет избыточного веса провода. Механическая прочность четырехпроводной системы значительно выше, чем системы с несущим нулевым проводником. Длина пролета может ограничиваться только прочностью опор и арматуры.

Следует учесть и то, что в соответствии с действующим ГОСТ 839-80 срок службы провода из термообработанного сплава составляет 25 лет, а из алюминия — 45 лет.