CC BY
221
ЭНЕРГЕТИКА. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
удк 621.316.3 в н> ГОРЮНОВ
Д. Д. БУБЕНЧИКОВ С. С. ГИРШИН Е. В. ПЕТРОВД Д. Д. ЛЕВЧЕНКО
Омским государственный технический университет
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ САМОНЕСУЩИХ ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ В СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
В статье рассмотрены вопросы эффективности применения самонесущих изолированных проводов (СИП) в электроэнергетических системах. Показаны преимущества СИП по сравнению с неизолированными проводами. Рассмотрены классификация и изоляция СИП. Рассказано о нововведениях и целесообразности использования СИП в электроэнергетических системах.
Ключевые слова: СИП, преимущества, классификация, изоляция, полиэтилен.
Электрические сети напряжением до 1кВи6 - 10 кВ яиляются важным элементом современных электроэнергетических систем. Вместе с тем 400 - 560 тыс. км воздушных линий (ВЛ) из принадлежащих РАО ЕЭС около 1200 тыс. км ВЛ требует модернизации или замены, практически и неудовлетворительном состоянии эксплуатируются более 125тыс. км ВЛ0.4 кВ и 130 тыс. км ВЛ6-10кВ (1,2). Одной из основных причин такого состояния электрических сетей, не отвечающих современным требованиям по надежности, являются недостатки традиционных ВЛ с неизолированными проводами (ВЛЭП), которые приводят к высоким эксплуатационным расходам, требуют не-
обходимости постоянной разработки мероприятий по предотвращению аварийных отключен ий и по устранению дефектов, определяемых их технологией монтажа, изготовления и возрастной структурой сети. По этим причинам, например, ежегодно инициируется 7,3 отказа на 100 км ВЛ только на напряжении 6 - 10 кВ, что обуславливает значительные материальные потери |2).
Высокую надежность, качество, убедительные сокращения затрат на монтаж и обслуживая ие обеспечивают новые конструкции проводов - специальные самонесущие изолированные провода (СИП).
Широкие перспективы применения СИП по срав-
СИП-2
СИП-2А
Рис. I. Конструкции изолированных проподоп с нулевой несущей жилой.
1 - токопроводящая жилл из алюминия; 2 - изоляция из светостлбилизировлиного сшитого полиэтилена;
3 - провод освещения; 4 - нулевая несущая жилл из сплава ллюмнння, соответственно неизолированная и изолированная
нению с ВЛЭП обусловлены целым рядом преимуществ СИП |3|:
- улучшаются условия эксплуатации за счёт устранения случайных контактове посторонними предметами. отсутствует риск поражения током при касании фазных проводов, находящихся под напряжением;
- практически исключается возможность короткого замыкания между проводами фаз или на землю;
- снижаются габариты подвески, что может дать экономию по материалу опор (Правилами устройства электроустановок разрешена подвеска изолированных проводов на высоте 4 м над уровнем земли, а неизолированных - на высоте 6 м);
- есть возможность установки изолированных телефонных линий на тех же опорах (на расстоянии не менее0,5м);
- естьвозможностьподвескн на одной опоре ВЛ проводов среднего и низкого напряжения;
- сокращаются эксплуатационные расходы за счёт исключения систематической расчистки грасс, сокращения объёмов аварийно-восстановительных работ, замены повреждённых изоляторов;
- в лесистых районах уменьшается ширина просек и устраняется риск пожаров при падении проводов;
- возможно сооружение ВЛ без вырубки зелёных насаждений в населённых пунктах, уменьшаются безопасные расстояния до зданий и других инженерных сооружений;
- повышается безопасность в зонах обледенения, уменьшаются не менее чем на 30 % гололёдноветровые нагрузки на опоры;
- облегчается сооружение новых линий вне зависимости от существующих:
- снижается падение напряжения вследствие малого реактивного сопротивления (0,1 Ом/км по сравнению с 0,35 Ом/км для неизолированных проводов);
- в населённых пунктах при прокладке по фасадам зданий отсутствует необходимость установки части опор, загромождающих тротуары, возможна прокладка полностью или частично скрытой сети, облетается присоединение ответвлений в здания;
- исключается возможность хищения электроэнергии.
Несмотря на то, что практическое применение
СИП в электроэнергетике России началосьоколо 10 лет назад объемы внедрения таких проводов оставляют желать лучшего.
Все многообразие существующих в настоящее время СИП ВЛ 0.4 кВ можно свести к двум видам;
- с несущими нулевыми проводами (голым и изолированным) - СИП-1, СИП-2, СИП-1А, СИП-2А
- без несущего нулевого проводника (четырех-проходная система) - СИП-4, СИПс-4, СИП-2ДР
Разработанная в Германии четырехпроводная система является более новой и находит все более расширяющееся применение в целом ряде стран Европы. В России до некоторых пор предпочтение отдавалось первой группе СИП (4).
Для изоляции проводов СИП наиболее широкое применение получил полиэтилен (ПЭ), который обладает весьма редким сочетанием ценных для диэлектрика физико-механических, химических и электроизоляционных свойств. Электроизоляционные свойства ПЭ достаточно высоки и практически изменяются в широком диапазоне температур. Только при температуре более ЮО’С полиэтилен деформируется, а при температуре 75*С подвержен размягчению. Для улучшения нагревостойкости был разработан и внедрен сшитый ПЭ с эласт ично-резиновыми свойствами и температурой размягчения выше, чем у обычного ПЭ, а также с более высокими диэлектрическими свойствами. Допустимая втечение длительного времени рабочая температура обычного термопластического ПЭ составляет - 75*С, а сшитого ПЭ - 90*С. Применение сшитого ПЭ привело к возможности не снижать уровни допустимого тока в СИП по сравнению с неизолированными одинакового сечения. Более того, отмечается |2), что продолжительно допустимые нагрузки для СИП потенциально более высокие, чем для ВЛЭП одинакового сечения. Утверждение базируются на следующих доводах:
- СИП по сравнению с ВЛЭП того же сечения имеет большую поверхность овладения;
- поверхность СИП отличается от поверхности ВЛЭП более темным цветом и шероховатостью, чем объясняется лучшая теплоотдача в окружающую среду за счет конвекции и лучеиспусканию;
- изоляция СИП характеризуется малым тепловым сопротивлением |5|.
НАУЧНЫЙ МСТКИІ 1 ОТ». І009 ЭМСИСТИКА. ЭЛШРОНХМИКА
ЭИСКПМКЛ ЭЛШКШХМЮА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТМИК W» 1 ап. 3009
В соответстиии с ТУ 16.К-71-268-98 «Проводе самонесущие изолированные типа «АВРОРА». Технические условия» обозначения СИП расшифровывались следующим образом
СИП-1 - провод самонесущий с алюминиевыми жилами с изоляцией из светостабилизированного термопластичного ПЭ и одной неизолированной несущей нейтралью из алюминиевого сплава;
СИП-2 — проводсамонесущий с тремя алюминиевыми жилами с изоляцией из светостабилнзнрован-ного сшитого ПЭ и одной неизолированной несущей нейтралью из алюминиевого сплава;
СИП-4 - самонесущая система СИП (без несущего элемента) с четырьмя изолированными алюминиевыми жилами, покрытыми термопластичным или сшитым светостабилизированным ПЭ. Дополтггель->10 в эту систему могут быть включены один или два изолированных проводника, как правило, для уличного освещения.
Существуюттакже самонесущие изолированные провода марок СИП-1А и СИП-2А. Добавление буквы «А», в отличие от СИП-1 и СИП-2, обозначает СИП с изолированной несущей нулевой жилой соответственно с изоляцией из светостабилизированного термопласгичного и сшитого ПЭ.
Конструктивное исполнение самонесущих изолированных проводов марок СИП-2 и СИП-2А, получивших наибольшее распространение в России, представлены на рис. 1.
Допустимый нагрев токопроводящих жил самонесущих изолированных проводов представлен в табл. 1.
Отдельные характеристики и геометрические размеры применяемых в России СИП достаточно подробно описаны в (3, 6].
В настоящее время (с 01.07.2006 г.) введен в действие ГОСТ Р52373-2005 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередач. Общие технические условия», который устанавливает несколько иные обозначения СИП (1):
- СИП-1 - СИП с неизолированной нулевой несущей жилой;
- СИП-2 - СИП с изолированной нулевой несущей жилой;
- СИП-4 — СИП без несущей жилы малых сечений токопроводящей жилы (не более 25 мм2)
Согласно новому ГОСТу изменяются (как правило, повышаются) требования к СИП:
- проволоки несущего нейтрального проводника должны быть выполнены из алюминиевого сплава, применение сталеалюминевых конструкций не допускается;
- не допускается использование для изоляции термопластичного ПЭ;
- нормативный срок службы СИП увеличен с 25 до 40 лет;
- диапазон температур окружающей среды от -60 до + 50';
Реализация на практике указанных высоких требований еще больше увеличит эффективность ис*
пользование СИП в современных электрических сетях. однако уже сейчас в главе 2.4 ПУЭ |7) при проектировании нового строительства и реконструкции существующих линий рекомендуется отдавать предпочтение СИП. Целесообразность использования СИП в электроэнергетических системах отмечается и в «Положении о технической политике в распределительном электросетевом комплексе», утвержденном в 2006 г. совместным распоряжением ОАО РАО «ЕЭС России» и ОАО «ФСК ЕЭС».
Вместе с тем эффективность использования СИП в определенной степени ограничивается недостаточностью исследований свойств СИП, отсутствием достаточного опыта эксплуатации в России, особенностью их поведения в экстремальных условиях и т.д.
Библиографический список
1. Жулев А.Н. ВЛ 0,4-10кВ с СИП и защищенными проводами // Новости электротехники. — 2007. -N8 5(47). - С. 92-94
2. Абрамович Б.Н., Гульков В.М.. Полищук В В.. Сергеев А.М., Шийко А.П. Расчет и проектиропанис воздушных линий с покрытой изоляцией проводами / Под общ. ред. д-ра техн. наук. проф. Б.Н. Абрамовича. -СПб. : Изд-во Нестор, 2003. - 109 с.
3. Магазинннк Л.Т. Монтаж электрической сети самонесущими изолированными проводами и кабелями // Электрика. - 2008. - №11. - С.19-21.
4. Лютик Е.Л. О чотырохпроходной системе СИП без предубеждений // Новости электротехники. - 2006. -N9 3(39). - С. 74-76.
5. Абрамович Б.Н., Полищук В.В., Сергеев А.М.. Ша-бал М А. Релейная защита ВЛ с изолированными и защищенными проводами. -СПб. : Изд. ПЭИик, 2000. -С. 17.
6. Магазинннк А.Т. Монтаж электрической сети самонесущими изолированными проводами и кабелями // Электрика. - 2008. - №12. - С.23-28.
7. Правила устройства электроустановок (Текст). — 6-е изд. с изм., испр. и доп. - СПб.: ДЕАН, 1999. - 926 с.
ГОРЮНОВ Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий. ГИРШИН Станислав Сергеевич, кандидат технических наук, доценг кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».
БУБЕНЧИКОВ Антон Анатольевич, инженер кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий». ПЕТРОВА Елена Владимировна, инженер кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий». ЛЕВЧЕНКО Александр Анатольевич, начальник отдела, главный энергетик ОАО «Газпром-Трансгаз-Сургут», г. Сургут.
Дата поступления статьи п редакцию: 00.03.2009 г.
© Горюнов В.H., Гнршнн С.С., Бубенчиком A.A.,
Пстропл E.B., Левченко A.A.
Допустимый нагрев токопроводящих жил самонесущих изолированных проводов
Режим эксплуатации Допустимая температура нагрева жил, *С, проводов марок
СИП-1. СИП-1А СИП-2, СИП-2А
1. Нормальный режим 70 90
2. Режим перегрузки продолжительностью до 8 ч в сутки 80 130
3. Короткое замыкание с протеканием тока к з 135 250
