 |
Самонесущие изолированные провода
|
|
|
|
Устройство линий электропередач с
Самонесущими изолированными проводами
Учебное пособие
Парабель 2015
Предисловие
Содержание предлагаемого учебного пособия соответствует курсу «Монтаж и ремонт
систем электроснабжения промышленных предприятий», Пособие позволяет реализовать требования квалификационной характеристики к дипломированному специалисту по на-
правлению "Электротехника", в частности, подготовки к решению профессиональных задач по организации монтажных и ремонтных работ с использованием последних достижений техники и технологии.
Безаварийная и надежная работа воздушных линий электропередач и цеховых электрических сетей является основой для бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергии. Бесперебойное электроснабжение промышленных предприятий и внутрицеховой силовой и осветительной электрических сетей зависит от заложенных в проекте новых технологических и конструктивных решений, качественной прокладки электрических линий с применением современных средств механизации и тщательного монтажа линейной арматуры.
В последние годы выполнены научные разработки в области совершенствования конструкции проводов для линий электропередач, по снижению трудоемкости монтажных операций, повышению качества и надежности электрических воздушных сетей. На базе современных материалов созданы принципиально новые конструкции проводов и линейной арматуры.
Учебное пособие позволит обеспечить более глубокое изучение одного из сложных и трудоемких технологических процессов электромонтажного производства – сооружение линий электропередач с использованием самых современных материалов и оборудования.
|
|
|
Применение самонесущих изолированных проводов и кабелей является в настоящее время перспективным не только для воздушных линий электропередач в городах, но и для выполнения внутрицеховых открытых силовых и осветительных сетей, успешно заменяет тросовые электропроводки, а также воздушные линии электропередач для наружного освещения заводских территорий с голыми и обычными изолированными проводами.
Раздел первый
САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА
1.1. Основные преимущества самонесущих изолированных проводов Решению вопросов снижения потерь электроэнергии, стабильности и качеству энергообеспечения в последнее время уделяют большое внимание. Критериями при выборе решения являются повышение надежности линий электропередачи и безопасность при значительном сокращении эксплуатационных расходов. В сельской местности используются самые массовые линии низкого (до 1 кВ включительно) и среднего (до 35 кВ включительно) напряжения. Совершенствование конструкции проводов для воздушных линий электропередач (ВЛЭП) привело к созданию специальных самонесущих изолированных проводов (СИП), обладающих более высокими эксплуатационными свойствами, чем неизолированные провода.
Практическое применение таких проводов в отечественной энергетике началось относительно недавно – около 10 лет назад.
По сравнению с традиционными ВЛЭП воздушные линии (ВЛ) с проводами типа СИП имеют ряд преимуществ:
· улучшаются условия эксплуатации за счет устранения случайных контактов с 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 (ПУЭ) разрешена подвеска изолированных проводов на высоте м над уровнем земли, а неизолированных – на высоте 6 м);
|
|
|
· есть возможность установки изолированных телефонных линий на тех же опорах на расстоянии не менее 0,5 м;
· есть возможность подвески на одной опоре ВЛ проводов среднего и низкого напряжения;
· сокращаются эксплуатационные расходы за счет исключения систематической расчистки трасс, сокращения объемов аварийно-восстановительных работ, замены поврежденных изоляторов;
· в лесистых районах уменьшается ширина просек и устраняется риск пожаров при падении проводов;
· возможно сооружение ВЛ без вырубки зеленых насаждений в населенных пунктах, уменьшаются безопасные расстояния до зданий и других инженерных сооружений;
· повышается безопасность в зонах обледенения, уменьшаются не менее чем на 30 % гололедноветровые 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 населенных пунктах при прокладке по фасадам зданий отсутствует необходимость установки части опор, загромождающих тротуары, возможна прокладка полностью или частично скрытой сети, облегчается присоединение ответвлений в здания;
· исключается возможность хищения электроэнергии.
Недостатком СИП является их высокая стоимость, но срок окупаемости капитальных затрат значительно ниже нормативного благодаря ранее перечисленным преимуществам.
1.2. Конструкции низковольтных самонесущих изолированных проводов и их технические характеристики
По конструкции все СИПы можно разделить на три основных типа: самонесущая система проводов СИП; СИП с изолированной несущей нейтралью; СИП с голой несущей нейтралью. Эти типы СИП можно рассмотреть на примере изделий фирм Simel и Hellstern.
Самонесущая система СИП (рис. 1) представляет собой четыре изолированные алюминиевые жилы. Механическая прочность и сечение всех четырех жил одинаковы. В систему могут быть включены один или два добавочных изолированных алюминиевых проводника в качестве дополнительных жил для уличного освещения. При натяжении линии все четыре жилы несут одинаковую нагрузку. Линии абонентов (ответвления) применяются обычно также самонесуще-
|
|
|
го типа. Характеристики СИП до 1 кВ самонесущей системы приведены в табл. 1 и 2.
Рис. 1. Самонесущая система СИП
Таблица 1
Размеры проводов фаз самонесущей системы СИП
| Сечение (мм2) | Диаметр про- водника | Толщина изоляции | Диаметр жилы макс. (мм) | Допустимая токовая на- грузка (А)* | Разруша- ющая. на- грузка (кгс) | ||
| мин. (мм) | макс. (мм) | ном. (мм) | мин. (мм) | ||||
| 4,6 5,6 6,6 7,7 9,3 11,0 12,5 13,9 | 5,1 6,5 7,5 8,6 10,2 12,0 13,5 15,0 | 1,2 1,3 1,3 1,5 1,5 1,7 1,8 1,8 | 1,00 1,07 1,07 1,25 1,25 1,50 1,60 1,60 | 7,8 10,0 11,0 12,5 14,0 16,1 17,6 18,8 | – – – – |
* определена для температуры окружающей среды 35ºС и максимальной температуры жилы 80ºС
Таблица 2
| Размеры скрученного провода самонесущей системы СИП Количество и сечение проводов фаз + + сечение провода освещения (мм2) | Примерный диаметр скрутки (мм) |
| 2´16 2´25 2´35 4´16 4´25 4´35 4´50 4´70 4´70 + 1´35 4´70 + 2´35 4´95 4´120 4´120 + 2´35 4´150 |
Система СИП с изолированной несущей нейтралью (рис. 2) состоит из трех изолированных жил и одной изолированной несущей нейтрали из алюминиевого сплава. В систему могут быть включены один или два добавочных изолированных алюминиевых проводника в качестве дополнительных жил для уличного освещения. Механическая прочность и сечение трех фаз одинаковы. Проводник нейтрали предназначен для подвешивания СИП и имеет высокую механическую прочность. При натяжении линии только нейтраль несет всю растягивающую на-
грузку. Характеристики СИП до 1 кВ с изолированной несущей нейтралью приведены в табл. 3, 4, 5.
Рис. 2. СИП с изолированной несущей нейтралью
Таблица 3
Размеры проводов фаз СИП с изолированной несущей нейтралью
| Сечение (мм2) | Диаметр проводника | Толщина изоляции ном. (мм) | Диаметр жилы | Допустимая токовая нагрузка (А)* | Разрушающ. нагрузка (кгс) | ||
| мин. (мм) | макс. (мм) | мин. (мм) | макс. (мм) | ||||
| 4,6 5,8 6,8 7,9 9,7 11,0 12,0 13,9 | 5,1 6,3 7,3 8,4 10,2 12,0 13,1 15,0 | 1,2 1,4 1,6 1,6 1,8 1,8 1,8 1,7 | 7,0 8,6 10,0 11,1 13,3 14,6 15,6 17,3 | 7,8 9,4 10,9 12,0 14,2 15,7 16,7 18,6 | – | – – – – – – – – |
* определена для температуры окружающей среды 30ºС и максимальной темпера-
|
|
|
туры жилы 90ºС
Таблица 4
Размеры изолированной несущей нейтрали СИП
| Сечение (мм2) | Диаметр проводника | Толщина изоляции ном. (мм) | Диаметр жилы | Допустимая токовая нагрузка (А)* | Разрушающ. нагрузка (кгс) | ||
| мин. (мм) | макс. (мм) | мин. (мм) | макс. (мм) | ||||
| 54,6 | 9,2 10,0 12,2 | 9,6 10,2 12,9 | 1,6 1,5 1,6 | 12,3 12,9 15,3 | 13,0 13,6 16,3 | – – – |
Таблица 5
Размеры скрученного провода СИП с изолированной несущей нейтралью
| Количество и сечение проводов фаз + + сечение провода освещения + сечение нейтрали (мм2) | Примерный диаметр скрутки (мм) |
| 3´25 + 54,6 3´35 + К´16 + 54,6 3´50 + К´16 + 54,6 3´70 + К´16 + 54,6 3´70 + К´25 + 54,6 3´70 + К´16 + 70 3´95 + К´16 + 70 3´120 + К´16 + 70 3´120 + К´16 + 95 3´150 + К´16 + 70 3´150 + К´16 + 95 | 30,0 33,0 36,0 37,5 40,0 41,0 44,0 46,0 47,0 48,0 49,0 |
К – количество дополнительных проводов или проводов освещения (т. е. К – эквивалентно 0, 1, 2 или 3)
Система СИП с голой несущей нейтралью (рис. 3) состоит из трех изолированных алюминиевых жил и одной несущей нейтрали из алюминиевого сплава без изоляции. В систему могут быть включены один или два добавочных изолированных алюминиевых проводника в качестве дополнительных жил или жил для уличного освещения. Механическая прочность и сечение трех фаз одинаковы. Проводник нейтрали предназначен для подвешивания СИП и имеет высокую механическую прочность. При натяжении линии только нейтраль несет всю растягивающую нагрузку. Нейтраль может быть использована в качестве защитной и нулевой жилы.
Характеристики СИП до 1 кВ с голой несущей нейтралью приведены в табл. 6, 7, 8.
Рис. 3. СИП с голой несущей нейтралью
Таблица 6
Размеры проводов фаз СИП с голой несущей нейтралью
| Сечение (мм2) | Диаметр проводника | Толщина изоляции ном. (мм) | Диаметр жилы | Допустимая токовая нагрузка (А)* | Разрушающ. нагрузка (кгс) | ||
| мин. (мм) | допуск (мм) | мин. (мм) | макс. (мм) | ||||
| 4,4 5,9 6,9 8,1 9,7 12,8 | ± 0,05 ± 0,20 ± 0,20 ± 0,25 ± 0,25 ± 0,30 | 1,4 1,4 1,6 1,6 1,8 2,0 | 7,1 8,3 9,7 10,8 12,8 16,2 | 7,3 9,1 10,5 11,8 13,8 17,4 | – – – – – – |
|
|
|
Таблица 7
Размеры голой несущей нейтрали
| Сечение (мм2) | Диаметр проводника | Толщина изоляции ном. (мм) | Диаметр жилы | Допустимая токовая нагрузка (А)* | Разрушающ. нагрузка (кгс) | ||
| мин. (мм) | допуск (мм) | мин. (мм) | макс. (мм) | ||||
| 5,9 6,9 8,1 9,7 11,4 | ± 0,20 ± 0,20 ± 0,25 ± 0,25 ± 0,30 | – – – – – | 5,5 6,5 7,6 9,2 10,8 | 6,3 7,3 8,6 10,2 12,0 | – – – – – |
Таблица 8
Размеры скрученного провода СИП с голой несущей нейтралью
| Количество и сечение проводов фаз + + сечение нейтрали (мм2) | Примерный диаметр скрутки (мм) |
| 1´16 + 25 3´16 + 25 4´16 + 25 3´25 + 35 4´25 + 35 3´35 + 50 3´50 + 70 3´70 + 95 3´120 + 95 |
Прокладка и монтаж проводов должны проводиться при температуре окружающего воздуха не ниже минус 10ºС.
1.3. Высоковольтные изолированные кабели и провода для воздушных линий электропередач
Кроме самонесущих проводов на низкое напряжение, в последнее время на рынке сбыта появились высоковольтные кабели, в частности, кабели, изготовленные предприятием «Нокиа Кабель» (Финляндия). Изоляция из сшитого полиэтилена, применяемая для этих кабелей, позволила, в сравнении с неизолированными проводами, значительно уменьшить расстояние между проводами. Эти кабели не чувствительны к соприкосновениям, что в значительной мере повышает надежность электроснабжения потребителей. Кабели обеспечивают экономию места и возможность прокладки линий в относительно узком пространстве Подвесной скрученный кабель SАХКА выпускается фирмой «Нокиа Кабель» на номинальное напряжение 12/20 кВ, 6/10 и 18/30 кВ (рис. 4). Кабель марки SАХКА представляет собой кабель с пластмассовой изоляцией, состоящий из трех одножильных кабелей, скрученных вокруг стального подвесного троса. Токопроводящая жила – уплотненная, круглая, алюминиевая; экран по жиле – полупроводящая пластмасса; изоляция – сшитый полиэтилен; экран по изоляции – полупрово-
дящие пластмасса и лента; общий экран – алюмополиэтиленовая лента; оболочка – атмосферостойкая, противостоящая трению пластмасса; подвесной трос – многопроволочный, оцинкованный стальной трос; скрутка – три одножильных кабеля с оболочкой, скрученные
вокруг подвесного троса. Конструктивные параметры кабеля приведены в табл. 9,
электрические параметры – в табл. 10.
Рис. 4. Подвесной высоковольтный кабель SAXKA
Таблица 9
Конструктивные параметры кабеля SAXKA
| Сечение жил мм2 | |||
| Массы Алюминий кг/км Сталь кг/км Комплектный кабель кг/км | |||
| Внешний диаметр фазы мм Внешний диаметр кабеля (диаметр окружности) мм | |||
| Прочность троса на растяжение кН | |||
| Допустимый радиус изгиба, не менее кабель м фаза м | 0,60 0,40 | 0,70 0,45 | 0,75 0,55 |
Таблица 10
Электрические параметры кабеля SAXKA
Номинальное напряжение 12/20 кВ, рабочее напряжение, не более 24 кВ
| Сечение жилы, мм2 | |||
| Сопротивление токопроводящей жилы постоянному току, +20ºС Ом/км Сопротивление токопроводящей жилы переменному току, +90ºС Ом/км | 0,443 0,571 | 0,253 0,328 | 0,164 0,215 |
| Реактивное индуктивное сопротивление/фаза Ом/км Рабочая емкость мкФ/км | 0,14 0,18 | 0,13 0,23 | 0,12 0,26 |
| Зарядный ток А/км Ток замыкания на землю А/км | 0,7 2,0 | 0,8 2,5 | 0,9 2,8 |
| Токовые нагрузки на воздухе, +25ºС А | |||
| Макс. допустимый 1-секундный ток короткого замыкания жилы кА Макс. допустимый 1-секундный ток короткого замыкания общего экрана кА | 6,7 1,8 | 11,4 2,0 | 17,5 2,2 |
| Макс. допустимый, длительный ток замыкания общего экрана на землю А |
Кабель SАХКА не требует прокладки обычной кабельной трассы (рис. 5).
Следует только предусмотреть, чтобы ветки и стволы деревьев не могли повредить кабель. Защитное заземление общего экрана кабеля обеспечивает возможность работы на значительно меньшей, минимальной дистанции от самого кабеля, причем требования по отдаленности кабеля от зданий и от других проводов, проложенных по той же трассе, менее жесткие, чем в связи с применением неизолированных проводов.
Рис. 5. Подвеска кабеля SAXKA в лесном массиве на столбе
Наиболее подходящие места, где целесообразно применение кабелей марки SАХКА: лесные площади, где монтаж кабельной трассы связан с трудностями или требует крупных расходов, деревья, упавшие на кабель, не приводят к перерывам в эксплуатации; густонаселенные пункты в тех случаях, когда прокладка неизолированного провода проблематична из-за отсутствия места; прокладка на столбах совместно с подвесными проводами низкого напряжения и слабого тока; выводы с трансформаторных пунктов и распредустройств; временная подача электроэнергии, в частности, распределение электроэнергии на стройплощадках; работы по изменению и дополнению имеющейся сети.
При монтаже кабеля SАХКА на практике было установлено, что наиболее выгодная длина пролета равна 50 метрам, но возможна длина пролета до 70 метров.
Высоту столба рекомендуется выбирать в пределах от 8 до 10 м, в пунктах пересечения – от 9 до 11 м. Подвесные крюки следует крепить на расстоянии 30 см от верхнего торца столба. Подвесной трос следует заземлять на обоих концах кабеля.
На протяженной трассе подвесной трос необходимо заземлять не менее чем на каждом километре кабеля. Так как кабель SАХКА отлично подходит для монтажа на столбах совместно с кабелями и проводами другого типа, это необходимо учитывать в связи с планировкой прокладки кабеля. Крепление проводов различного типа на одном и том же столбе дает экономию расходов. Температура окружающей среды при монтаже кабеля не должна быть ниже – 20ºС. На каждой стадии монтажа необходимо следить за тем, чтобы в кабель не проникала вода. Вода снижает срок службы кабелей на среднее и высокое напряжение.
Предприятие «Нокиа Кабель» разработало комплект монтажных принадлежностей, предусмотренных специально для кабелей SАКХА. Монтажные принадлежности поставляет Туотайайн Коне А.О. по каталогу «Оборудование на напряжение 10 – 20 кВ»,
К группе изолированных воздушных проводов высокого напряжения относятся также провода фирмы «Нокиа» типа SАХ. Провода выполнены из уплотненной токопроводящей жилы из алюминиевого сплава, имеют круглую форму. В качестве изоляции используется сшитый полиэтилен РЕХ, обладающий отличными термомеханическими свойствами. Полиэтилен выдерживает биение проводов и в течение какого-то времени – напор падающего дерева или другого предмета. Длительно допустимая температура проводов SАХ +800ºС, а предельная температура при токах короткого замыкания + 200ºС. Эти значения аналогичны значениям, при-
нятым для неизолированных проводов из алюминиевого сплава. Изоляция проводов позволила значительно уменьшить расстояния между фазами и сузить трассу прокладки проводов (рис. 6). Для проводов SАХ разработана система SАХ, которая включает изолированные провода, относящиеся к ним монтажные принадлежности и арматуру для опор, т. н. пакеты SАХ. Система SАХ представляет собой комплексное решение, в котором защита от электрической дуги обеспечивается по всему протяжению линии, не требуя для этого специальных мероприятий по защите. Метод подвески проводов обеспечивает защиту проводов от вибрационных повреждений.
Рис. 6. Провода марки SAX (общий вид)
Провода SАХ выпускаются сечением от 50 до 180 мм2, могут использоваться в сетях напряжением до 20 кВ.
Прокладка SАХ осуществляется в соответствии с руководством информации SЕТI Т 68–91 «Воздушные линии, осуществленные с помощью изолированных проводов на напряжение 20 кВ». Монтажные принадлежности указаны в каталоге
«Система SАХ и арматура РАS», поставляются предприятием Туотайайн Коне А.О.
Раздел второй
|
|
|
