Самонесущие изолированные провода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Применение самонесущих изолированных и защищенных проводов является на сегодняшний день наиболее прогрессивным и перспективным путем развития электрических распределительных сетей. По сравнению с традиционными воздушными линиями электропередачи (ВЛ) линии с применением самонесущих изолированных проводов (ВЛИ) имеют ряд конструктивных особенностей - наличие изолированного покрова на токоведущих проводниках, повышенная механическая прочность, прогрессивная сцепная и ответвительная арматура и др. Эти особенности обуславливают значительное повышение надежности электроснабжения потребителей и резкое снижение эксплуатационных затрат. Что, в свою очередь, и определяет высокую экономическую эффективность использования изолированных проводов в распределительных электрических сетях.

Кабель СИП - это самонесущий изолированный провод для передачи (обычно трёхфазного) низкого напряжения до 600 В (фазное напряжение)/1 кВ (линейное напряжение) на дальние расстояния и в целях местного распределения. Вошёл в обиход взамен оголённого по целому ряду причин. В РФ использование производится по ГОСТ 52373. Однако в рамках документа та же аббревиатура применяется и для маркировки защищённых кабелей высоких напряжений до 35 кВ (линейное), посему эти изделия также можно отнести к СИП.

История изобретения кабелей СИП

самонесущий изолированный провод электропередача

По-видимому, самым первым патентом на рассматриваемую тему можно считать заявленный 1 декабря 1908 года US960291 A. Это очевидно по той простой причине, что по тексту прямо говорится о том, что ранее для поддержки воздушные кабели снаружи привязывались к верёвке, служащей опорой. Таким образом удавалось избежать обрыва. И вот, шведские инженеры, Рейнольд Фритьоф Рейнольдсон и Карл Эмиль Эгнер придумали, как упростить производство кабеля и прокладку линий. Для этого предлагалось в единый свинцовый экран заключить изолированные друг от друга при помощи бумаги или других средств жилы, а также прочную верёвку. О материале суппорта умалчивается, но предполагается, что он должен быть очень прочным. Обращает внимание на себя тот факт, что к тому времени уже существовали полимеры, но не были толком изучены.

Вот почему оболочку предложили свинцовую.

Между тем, с 1868 года нитрат целлюлозы использовался в качестве материала для изготовления бильярдных шаров. Джон Уэсли Хьят искал… изолятор для электрических приборов, а помог игрокам. В 1862 году он догадался смешать хлопковый пироксин с азотной кислотой и камфорой. Результатом стал целлулоид, который и сегодня используется для изготовления шариков, используемых в настольном теннисе. Первую фенолформальдегидную пластмассу в 1909 году получил Лео Хендрик Баэкленд, и она явно не годилась для использования в качестве кабельной изоляции по объективным причинам. Если затрагивать вопрос химии более обширно, то и сегодня ещё не могут побороть в кабелях СИП процесс фотодеполимеризации изолятора. Можно привести ещё гору патентов, как например, US2956311 A, но вместо этого мы собираемся немного рассказать о начальных шагах по использованию данных изобретений. Считается, что первые серьёзные сети на низковольтных кабелях СИП стали использовать во Франции, и это случилось в 50-х годах XX века. С 1966 года Electricite' de France использует алюминиевую жилу, а с 1977 - изоляцию из сшитого полиэтилена. В настоящее время (10-е годы XXI века) во Франции проложено порядка 140 тыс. км трасс СИП кабеля, и цифра постоянно увеличивается.

Что касается Скандинавии, родины изобретения, то больше всего новинка нашла себе применения в Финляндии, где методику изолированных воздушных сетей осваивают с 60-х годов XX века. По некоторым данным там на кабель СИП приходится до 75% общей протяжённости всех трасс. В Швеции сроки освоения примерно те же, но доля чуть ниже - 40 процентов (на 1984 год). Прочие страны вовсе не спешат переходить на СИП-кабели.

На российском рынке самонесущий изолированный провод (СИП) появились как импортная разработка в конце 80-х годов, причем одновременно двумя путями -- из Финляндии (фирма Nokia Cables) и из Франции (компания Alkatel). Трудно определить сейчас, кто из этих производителей первым обратил внимание на Россию, да это и не так важно. Главное, что системы проводов СИП у них были разные. И в тех регионах, где эти фирмы вели себя наиболее активно, продвигались соответствующие системы. Чуть позже начало развиваться производство проводов СИП и в России. Пионером стал «Иркутсккабель», но в те годы завод выпускал не до конца отработанный продукт.

Лишь с 1997 года «Севкабель», «Иркутсккабель», а чуть позже и «Москабельмет» начали выпускать качественные провода СИП. Сейчас к установленному этими предприятиями уровню подтягиваются и другие кабельные заводы. В связи с общими положительными потребительскими свойствами СИП наблюдается большая заинтересованность в таких проводах. При относительно небольшом повышении затрат (примерно процентов на 20) по сравнению с неизолированными «голыми» проводами надежность и безопасность линии, оснащенной СИП, повышается до уровня надежности кабельных линий. В рамках реализации перспективной технической политики РАО «ЕЭС России» осуществляется переход предприятий РАО на систему электроснабжения по воздушным линиям с СИП.

Электрическая энергия и СИП

Хотя Никола Тесла и грозился поймать энергию вакуума, ловят больше изобретателей вечных двигателей: ходят слухи, что очередной пропал вместе с семьёй почти сразу после демонстрации удачной наработки. Будем надеяться, что попали они в лучшее место. Итак, в обозримом будущем электрическая энергия будет несменяемым источником для работы предприятий, фабрик, организации человеческого досуга. Согласно ГОСТ 52373 самонесущие изолированные провода (СИП) предназначены для передачи фазных напряжений до 600 В. Все прочие в рамках документа называют защищёнными. Деление производится не только по размеру сечения жил, номинальному напряжению, но и типу изоляции. У СИП она называется рабочей, у прочих -- защитной. Государственный стандарт провода классифицирует следующим образом:

1. Согласно конструкции выделяют типы: с изолированной (2), неизолированной (1) нейтралью или вовсе без этой жилы (4), а также герметизированные (г) и с защитной изоляцией (3).

2. Число жил: 1, 2, 3 или 4. Сечение фазных выбирается из ряда: 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 или 240 квадратных миллиметров, а нулевой (которая служит прочим и опорой) - 25, 35, 50, 54.6, 70, 95. При отсутствии нейтрали возможны для прочих линий только первые две цифры из представленных. В проводах с нулевой жилой возможно также наличие вспомогательных (цепь освещения или контроля) числом от 1 до 3 и сечением из ряда: осветительных - 16, 25, 35; контрольных - 1.5, 2.5, 4 квадратных миллиметра.

Аббревиатура СИП входит в маркировку провода, поэтому в народе кабель так и называют без привычного в подобного рода случаях сленга. Через тире добавляется тип , а после указываются число, сечение фазных, нулевых и (через знак плюса) вспомогательных жил (по наличию таковых). Маркировка довершается рабочим напряжением (в кВ: фазное/линейное) и в некоторых случаях номером технических условий на изделие, содержащие таблицы с расшифровкой параметров по типам. В том числе: удельную массу, прочность на обрыв и др. Большинство параметров, указанных в ГОСТ, интересны лишь производителям. Как например, число проволок в жиле или шаг скрутки. Однако кое-что должны учесть и электрики. Прежде всего это усилие на разрыв и сдвига изоляции. При осуществлении конкретных манипуляций с прокладкой сетей следует руководствоваться только государственным стандартом, текст которого время от времени обновляется.

Электрическое сопротивление даётся в пересчёте на 1 км для нормальных условий (комнатная температура), а усилия на разрыв помогут правильно определить способы прокладки линии. По международным соглашениям фазы и нейтраль маркируются определённым образом:

А. Полимерный изолятор I фазы красный, с одной продольной выступающей полосой.

Б. Полимерный изолятор II фазы белый и имеет два продольных выступа.

В. III фаза - голубая, три выступа.

Г. Нейтраль имеет изолятор без красителя с множественными выступами.

Характеристики проводов СИП и применение

Провод самонесущий изолированный с основными алюминиевыми токопроводящими жилами, с изоляцией из светостабилизированного сшитого полиэтилена (ПЭ), с нулевой несущей неизолированной жилой из сплава алюминия. ТУ 3500-005-46600751-2006 (ГОСТ Р 52373 -- 2005).Аналог - AXКA

Конструкция и применение:

01.Основные токопроводящие жилы -- алюминиевые, многопроволочные, круглые, уплотненные (или компактированные). Число жил: 1--4

02. Нулевая несущая жила -- многопроволочная, круглая, уплотненная из сплава алюминия.

Изоляция основных токопроводящих жил выполняется из светостабилизированного сшитого ПЭ. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку или маркировку цифрами. Нулевая несущая жила не изолируется. Скрутка жил имеет правое направление. Изолированные основные жилы скручены вокруг нулевой несущей жилы.

Провода предназначены для воздушных линий электропередачи (ВЛ) на номинальное напряжение до0,6/1кВ включительно номинальной частотой 50 Гц. Преимущественная область применения: для ВЛ и ответвлений от ВЛ к вводам в жилые помещения, хозяйственные постройки в атмосфере воздуха типов II и III по ГОСТ 15150-69.

СИП-2

Провод самонесущий изолированный с основными алюминиевыми токопроводящими жилами и нулевой несущей жилой из сплава алюминия. Все жилы изолированы светостабилизированным сшитым полиэтиленом (ПЭ). ТУ 3500-005-46600751-2006 (ГОСТ Р 52373 -- 2005). Аналоги - AXKA-T, Torsada (Франция), AsXS, AsXSn (Польша).

Конструкция и применение:

01.Основные токопроводящие жилы -- алюминиевые, многопроволочные, круглые, уплотненные (или компактированные). Число жил: 1--4

02. Нулевая несущая жила -- многопроволочная, круглая, уплотненная из сплава алюминия.

Изоляция основных токопроводящих жил и нулевой несущей жилы выполняется из светостабилизированного сшитого ПЭ. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку или маркировку цифрами. Скрутка жил имеет правое направление. Изолированные основные жилы скручены вокруг нулевой несущей жилы.

Провода СИП-2 (СИП-2а) предназначены для воздушных линий электропередачи (ВЛ) на номинальное напряжение до0,6/1кВ включительно номинальной частотой 50 Гц. Преимущественная область применения: для ВЛ и ответвлений от ВЛ к вводам в жилые помещения, хозяйственные постройки в атмосфере воздуха типов II и III по ГОСТ 15150-6.

СИП-3

Провод самонесущий защищенный с токопроводящей жилой из сплава алюминия, с защитной изоляцией из светостабилизированного сшитого ПЭ. ТУ 3500-005-46600751-2006 (ГОСТ Р 52373 -- 2005) Аналоги - SAX, PAS (Финляндия).

Конструкция и применение:

Жила -- многопроволочная, круглая, уплотненная, из сплава алюминия.

Изоляция выполняется из светостабилизированного сшитого ПЭ.

Провода СИП-3 применяются для воздушных линий электропередачи напряжение 10-20 кВ для сетей на напряжение 10, 15 и 20 кВ и 35 кВ (для сетей на напряжение 35 кВ) номинальной частотой 50 Гц в атмосфере воздуха типов II и III по ГОСТ 15150-69

СИП-4

Провод cамонесущий изолированный с алюминиевыми уплотненными токопроводящими жилами без нулевой несущей. Изоляция выполнена из светостабилизированного сшитого полиэтилена (ПЭ). СИП-4 соответствует ГОСТ 52373-2005(ТУ 3500-005-46600751-2006). Аналоги т - ALUS (Швеция), NFA2X

Конструкция и применение:

Токопроводящие жилы -- алюминиевые, круглые, многопроволочные, уплотненные (компактированные), сечение жил 16-25 мм2. Число жил провода: 2--4.

Изоляция выполняется из светостабилизированного сшитого ПЭ. Возможна маркировка изолированных жил отличительной расцветкой или цифрами. Маркировка проводов должна соответствовать требованиям ГОСТ 18690 - 80 «Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» с дополнениями, изложенными в ГОСТ 52373-2005.

Провод СИП-4 предназначен для использования на воздушных линиях электропередач (ВЛ); номинальное напряжение до 0,6/1 кВ включительно, номинальная частота -- 50 Гц. Применяется на ответвлениях от ВЛ к вводу, по стенам сооружений и зданий.

СИП-4С

Провода самонесущие изолированные без несущего троса, с алюминиевыми основными токопроводящими жилами, с изоляцией из светостабилизированного сшитого полиэтилена (ПЭ). ТУ 3553-003-46600751-2004

Конструкция и применение:

Токопроводящие жилы: алюминиевые, многопроволочные, круглые, уплотненные (или компактированные), сечение 35-95 ммІ. Число жил: 2--4.

Изоляция выполняется из светостабилизированного сшитого ПЭ. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку или маркировку цифрами.

Скрутка жил имеет левое направление. Допускается по требованию заказчика правое направление скрутки. Провода предназначены для применения в воздушных силовых и осветительных сетях на переменное напряжение до 0,6/1 кВ включительно частотой 50 Гц. Преимущественные области применения: для воздушных линий электропередач и ответвлений к вводам в жилые дома, хозяйственные постройки в районах с умеренным и холодным климатом, в атмосфере воздуха типов II и III по ГОСТ 15150-69.

СИП-5

В этом кабеле также не применяется выделенная несущая жила. Все прочие жилы спрятаны в сшитом полиэтилене. Общее количество жил -- от двух или больше. СИП-5 отличается дороговизной, поскольку технология его производства сложна. Применяется этот вид кабеля на промышленных предприятиях или при прокладке электросетей (как в городских условиях, так и за городом).

Только СИП-3 рассчитан на 35 кВт. Остальные виды кабеля (СИП-1, СИП-2, СИП-4 и СИП-5) работают с номиналом до 1 кВт.

Достоинства и преимущества СИП

Чтобы понять все прелести использования кабелей СИП, необходимо знать о других путях передачи энергии на расстояние. В целях экономии каждая фаза обычно идёт по оголённому проводу. Таким образом, можно снизить цену на оплётке. И хотя приходится ставить фарфоровые линейные изоляторы, это все равно менее затратно. В то же время частота 50 Гц слабо излучается в пространство, а существенные помехи прокладке подобных сетей встречаются нечасто. Фазные провода обычно идут в пролётах сверху, прямо под молниезащитным тросом (на линиях свыше 35 кВ), а под ними (при необходимости) - нейтраль. Подвески могут быть вертикальными поддерживающими (по 1 шт на столб), либо натяжными (сдвоенными, с проложенным между ними шлейфом провода). Опоры с первым родом изоляторов называют промежуточными, а со вторым - анкерными. Поддерживающие подвески при обрыве или смещении нагрузок чуть отклоняются в сторону, пружиня и уберегая столбы от падения. Анкерные же опоры блокируют распространение деформирующих усилий далее по сети, поэтому по определению должны быть более мощными (снабжаются ригелями). Они также применяются на поворотах линии с углом свыше 10 градусов. Каждая опора заземлена: кусок рельса или металлический штырь вкопан у основания. На эту цепь можно завести корпус распределительного щитка, предварительно измерив сопротивление. Кроме того заземление бывает необходимо для правильной работы систем релейной защиты. В качестве материала для жил обычно используются медь и алюминий, как самые недорогие из имеющихся в распоряжении электротехники металлов. Авиационный металл ввиду дешевизны берётся сечением вполовину больше для обеспечения должной прочности, но весит при этом на 60% меньше. Используется весьма чистый алюминий с долей чистого вещества от 99,5 до 99,85%. Для обеспечения механической прочности высоковольтных линий (АЖС) в центр вставляется сердечник из стали. Примеры исполнения проводов можно посмотреть в ГОСТ 839. Недостатком алюминиевых сплавов является сравнительно сильная коррозия, которая может составлять в той или иной местности от 0,02 до 0,8 мкм/год. Для устранения этого дефекта идут на различные меры:

1. В проводах АСКС межпроволочное пространство заполняется нейтральной смазкой.

2. В проводах АКП, АСКП - то же, но смазка повышенной термостойкости.

3. В проводах АСК сердечник из стали дополнительно изолирован двумя лентами полиэтилентерефталанта

В СИП все по-другому. Там жилы переплетены между собой и заключены в общую полимерную изоляцию. Нейтраль чаще всего идёт посередине. У оголённых проводов имеется перед СИП целый ряд недостатков:

1.Шаговое напряжение вполне может убить мелких пичужек, избирающих линию передач излюбленным местом своих посиделок. Вольтаж столь высок, что гипотетически возможно возникновение ситуации, когда убивать будет разность даже между точками, находящимися на расстоянии считаных сантиметров.

2При обрыве нейтрали иногда сложно бывает выявить поломку. В то же время такие ситуации гипотетически опасны, потому что оборудование начинает работать в неправильном режиме. В частности, изменяется направление движения тока на определённые доли периода частоты.

3. Прокладка линий электропередач с оголёнными проводами требует обязательной зачистки местности: каждый видел просеки, вырубаемые под высоковольтные ЛЭП. Это для того, чтобы в мокрую погоду разряд не достиг посредством влажных веток и ствола самой земли. Могут такие естественные помехи и стать причиной обрыва нейтрали, о чем уже сказано выше.

4. Сильный ветер способен перехлестнуть провода. И даже если это будет длиться недолго, наверняка проскочит дуга, и образуются искры. В сухое и жаркое время года это с большой степенью вероятности может стать причиной пожара.

Исходя из сказанного выше, а также обычных здравых соображений, можно выделить следующие ключевые преимущества кабеля СИП:

1.Отсутствие необходимости в мощных линейных изоляторах.

2.Сравнительная безопасность для обслуживающего персонала.

3.Уменьшение ширины трассы за счёт сочетания всех жил в одной изоляции.

4.Некритичность к погодным условиям, отсутствие коррозии, искрения.

5.Отсутствие необходимости в тщательной очистке местности.

6.Кража электричества (накидкой проводников) становится затруднительной, а для инспекции - визуально легко различимой.

7.Безвредность для животных и птиц, прочих представителей фауны.

8.Резистентность к природным катаклизмам, в первую очередь перехлёсту воздушным потоком.

9.Простота укладки трассы и экономия материалов при производстве. Процесс настолько прост, что обычным является такой случай: в стену ввинчивается крюк, за который цепляется кабель. Иногда изоляция обжимается хомутом.

Имеются и недостатки, большинство которых можно отнести к линиям значительной протяжённости. В первую очередь это сравнительно большой погонный вес, за счёт чего опоры приходится ставить чаще. Если это деревянные столбы, то процесс сравнительно прост, но бетонные конструкции и стоят дорого, и возводятся дороже. Еще одним недостатком является то, что ещё не весь обслуживающий воздушные линии электропередачи персонал умеет с ними работать, но это, разумеется, недостаток временный.

Заключение

Времена, когда для устройства воздушных линий электропередач, как магистральных, так и ответвлений от них, применялись простые неизолированные алюминиевые провода давно уже остались в далеком прошлом. Сегодня повсеместно применяются многожильные конструкции, каждая жила которых изолирована. Самонесущие изолированные провода сегодня практически не имеют альтернативы при устройстве воздушных линий электропередач. Мало того, многие предприятия, занимающиеся поставкой электроэнергии, заменяют в своем хозяйстве старый алюминиевый неизолированный провод на провод СИП цена которого полностью окупается его преимуществами.

Размещено на Allbest.ru