//Электрика. – 2008. – № 12.– С. 23–28.

 

МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ САМОНЕСУЩИМИ ИЗОЛИРОВАННЫМИ ПРОВОДАМИ И КАБЕЛЯМИ*

Л. Т. Магазинник

Ульяновский государственный технический университет

 

В России провода типа СИП выпускает ОАО "Иркутсккабель" по ТУ 16.К71-120–91. Провода предназначены для передачи и распределения электроэнергии на переменном напряжении до 380 В номинальной частотой 50 Гц. Токопроводящие жилы скручены из алюминиевых проволок и изолированы  полиэтиленом разного вида.  Провода марок САСПт и САСПш изолированы  светостабилизированным полиэтиленом, провода марок САПт и САСПт изолированы термопластичным полиэтиленом, для проводов марок САПсш и САСПсш применяется сшитый полиэтилен. Несущая жила скручена из проволок из алюминиевого сплава или должна иметь ещё стальную жилу. Изолированные жилы двухжильных проводов марок САПт и САПсш скручены между собой. Изолированные фазные жилы, а при необходимости и изолированная жила наружного освещения проводов марок САСПт и САСПсш скручены вокруг неизолированной несущей жилы. Провода марок САПт и САПш предназначены для ответвлений от воздушной линии для вводов в жилые дома и хозяйственные постройки, провода марок САСПт и САСПсш – для прокладки наружной магистрали линий электропередачи и ответвлений. Диапазоны сечений: основных жил – от 10 до 120 мм2, жил освещения – 25 и 35 мм2, несущих жил – от 16 до 95 мм2. Допустимые длительные токи при различных значениях солнечной радиации и температуре окружающего воздуха tв приведены в табл. 6 и 7. Срок службы проводов – не менее 25 лет с момента изготовления.

Прокладка и монтаж проводов должны проводиться при температуре окружающего воздуха не ниже минус 10 оС; длительная рабочая температура на жиле провода должна быть не более 70 оС для марок САПт и САСПт и не более 90 оС для марок САПсш и САСПсш. Допустимая температура жил проводов марок САПт и САСПт при токах КЗ в течение не более 1 с не должна превышать 130 оС, для марок САПсш и САСПсш – 250 оС; допустимый длительный ток КЗ приведён в табл. 8.

6. Допустимый длительный ток для проводов САПсш и САСПсш

Сечение жилы, мм2

Ток, А, при интенсивности солнечной радиации, Вт/м2

0

600

1125

tв=25 оС

tв=40 оС

tв=25 оС

tв=40 оС

tв=25 оС

tв=40 оС

10

16

25

35

50

70

95

120

90

110

150

180

235

290

350

410

80

95

130

155

205

255

305

360

80

95

125

150

195

240

280

330

65

80

105

120

160

190

225

265

65

75

100

120

150

180

210

240

50

55

70

80

100

115

125

140

 

7. Допустимый длительный ток для проводов марок САПт и САСПт

Сечение жилы, мм2

Ток, А, при интенсивности солнечной радиации, Вт/м2

0

600

1125

tв=25 оС

tв=40 оС

tв=25 оС

tв=40 оС

tв=25 оС

tв=40 оС

10

16

25

35

50

70

95

120

75

95

125

150

195

240

290

340

60

75

100

120

160

195

235

275

60

70

95

110

140

170

200

230

40

45

60

65

85

95

110

120

40

45

55

60

65

40

 

8. Допустимый ток короткого замыкания

Сечение ТПЖ, мм2

Допустимый ток, кА

при длительности КЗ 1 с

при длительности КЗ 3 с

САПсш, САСПсш

САПт, САСПт

САПсш, САСПсш

САПт, САСПт

10

16

25

35

50

70

95

120

0,9

1,4

2,3

3,2

4,6

6,4

7,6

7,6

0,6

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

5,0

5,0

0,5

0,8

1,3

1,8

2,6

3,7

4,4

4,4

0,3

0,5

0,8

1,2

1,7

2,4

2,9

2,9

 

В последние годы расширяется применение в России СИП зарубежных фирм. Французская группа Алкатель кабель или "NEXANS" (новое название группы) изготавливает СИП марки Торсада. Они предназначены для сооружения ВЛЭП напряжением до 1 кВ с подвеской на опорах или фасадах зданий и сооружений. Провода отвечают требованиям ГОСТ 2744–79 и могут использоваться во всех климатических районах по ветру и гололёду при температуре окружающей среды от – 45 до + 50 оС, а также при сооружении ВЛ с совместной подвеской проводов вещания и телефонных линий.

СИП Торсада изготавливают в двух конструктивных исполнениях: с несущим нулевым проводом (для магистральных участков) и без несущего провода (для ответвлений). Провод для магистральных участков состоит из несущего нулевого провода, вокруг которого скручены три фазных провода и, при необходимости, провода наружного освещения и контрольные провода. СИП для ответвлений состоит из двух или четырёх фазных проводов и, при необходимости, проводов управления, скрученных в жгут. Все провода, включая несущий нулевой провод, имеют изолирующую оболочку из полиэтилена с поперечными связями с включением до 10 % газовой сажи для обеспечения длительного срока эксплуатации. Жилы фазных проводов выполнены из алюминия, жила несущего провода – из алюминиевого сплава под названием "альмелек". Для фазных проводов сечением 25–70 мм2 используется несущий провод сечением 54,6 мм2, для фазных проводов сечением 95–150 мм2 – провод сечением 70 мм2.

9. Технические характеристики магистрального СИП Торсада

Конструкция жгута

Диаметр, мм

Масса жгута, кг/км

Линейное сопро-тивление провода при 20 оС, Ом/км

Сила тока в рабо-чем режиме, А

 

жилы провода

жилы провода

с изоляцией

 

жгута

фазного

освещения

фазного

овеще-ия

фазного

освещения

фазного

освещения

3х25 + 54,6

3х25 + 54,6 + 16

3х25 + 54,6 + 2х16

5,8

5,8

5,8

4,6

4,6

8,6

8,6

8,6

7,0

7,0

24

25

26,5

531

600

670

1.200

1,200

1,200

1,910

1,910

97

97

97

74

74

3х35 + 54,6

3х35 + 54,6 + 16

3х35 + 54,6 + 2х16

6,8

6,8

6,8

4,6

4,6

10,0

10,0

10,0

7,0

7,0

24,6

25,5

27,5

641

710

779

0,868

0,868

0,868

1,910

1,910

118

118

118

74

74

3х50 + 54,6

3х50 + 54,6 + 16

3х50 + 54,6 + 2х16

7,9

7,9

7,9

4,6

4,6

11,1

11,1

11,1

7,0

7,0

27

28,5

30

770

839

907

0,641

0,641

0,641

1,910

1,910

141

141

141

74

74

3х70 + 54,6

3х70 + 54,6 + 16

3х70 + 54,6 + 2х16

9,7

9,7

9,7

4,6

4,6

13,3

13,3

13,3

7,0

7,0

30

32,2

33

985

1054

1122

0,443

0,443

0,443

1,910

1,910

213

213

213

74

74

3х70 + 70

3х70 + 70 + 16

3х70 + 70 + 2х16

9,7

9,7

9,7

4,6

4,6

13,3

13,3

13,3

7,0

7,0

32

33

34

1034

1103

1172

0,443

0,443

0,443

1,910

1,910

213

213

213

74

74

3х150 + 70

3х150 + 70 + 16

3х150 + 70 + 2х16

13,9

13,9

13,9

4,6

4,6

17,3

17,3

17,3

7,0

7,0

40

41

42

1749

1817

1885

0,206

0,206

0,206

1,910

1,910

335

335

335

74

74

СИП "Торсада" характеризуется стойкостью к ультрафиолетовому излучению и воздействию озона, влагонепроницаемостью, сопротивляемостью погодным условиям, сохранением механической прочности и электрических параметров при температурах от –45 до +85 оС. Технические характеристики СИП "Торсада" приведены в табл. 9, 10.

10. Технические характеристики ответвительного СИП Торсада для ответвлений

Конструкция жгута

Диаметр, мм

Масса жгута, кг/км

Линейное сопротивление при 20 оС, Ом/км

Сила тока при 20 оС, А

Падение напряжения, В/А, км

Прочность жилы на разрыв, daN

жилы

жилы с изоляцией

жгута

2×16

2×25

4×16

4×25

2×16 + 2×1,5

4×16 + 2×1,5

2×25 + 2×1,5

4×25 + 2×1,5

4,6

5,8

4,6

5,8

4,6

4,6

5,8

5,8

7,0–7,8

8,6–9,4

7,0–7,8

8,6–9,4

7,0–7,8

7,0–7,8

8,6–9,4

8,6–9,4

14,0

17,2

17,8

20,2

16,0

19,4

19,5

21,6

137

210

274

420

191

328

264

474

1,91

1,20

1,91

1,20

1,91

1,91

1,20

1,20

83

108

74

97

83

74

108

97

3,98

2,54

3,28

2,18

3,98

3,28

2,54

2,18

190

300

190

300

190

190

300

300

 

Подвеска СИП Торсада на опорах ВЛ 0,4 кВ осуществляется с помощью линейной арматуры (поддерживающие и натяжные зажимы), в которой закрепляется только несущий нулевой провод. В расчётах подвески учитываются две климатические модели нагрузок:

·     температура + 15 оС, давление ветра на СИП 360 Па для нормальных ветровых нагрузок и 480 Па для высоких ветровых нагрузок;

·     температура – 10 оС и давление ветра на СИП 135 Па.

Для районов с сильными снеговыми отложениями (налипание снега) и опасностью обледенения в расчётах необходимо учитывать дополнительную климатическую модель: температура – 5 оС и давление ветра на СИП без снежного покрова 360 Па.

Тяжение при подвеске СИП Торсада на опорах ВЛ определяется по монтажным таблицам в зависимости от длины пролёта и расчётных параметров при + 40 оС без ветра (табл. 11).

При подвеске Торсада на стенах зданий натяжение СИП осуществляется при помощи анкерных клиновых зажимов, в которых закрепляется несущий провод. Провод натягивается горизонтально и крепится к стене здания специальными крепёжными изделиями через каждые 5–6 м; зазор между стеной и СИП – около 10 см. Монтаж должен осуществляться при температуре не ниже –10 оС и отсутствии ветровой нагрузки; усилие на несущий провод СИП не должно превышать 300 daN.

СИП, протягиваемые через улицу или незастроенное пространство от здания к зданию, крепятся к вцементированным в стены зданий кронштейнам с помощью анкерных зажимов. Тяжение несущего провода СИП также не должно превышать 300 daN. Анкерные зажимы с обеих сторон провода следует размещать на одинаковой высоте. Климатические условия подвески СИП такие же, как для подвески СИП на опорах ВЛ 0,4 кВ.

11. Тяжение несущего провода СИП Торсада при подвеске на опорах ВЛ

Температура во-здуха при под-веске СИП, оС

Стрела провеса, м, при длине пролета, м

Формула расчёта тяжения несущей жилы СИП, daN

40

50

60

70

80

90

Сечения 3×25+54,6; 3×25+54,6+1×16; 3×25+54,6+2×16

40

25

15

5

0,47

0,37

0,32

0,28

0,62

0,52

0,46

0,42

0,88

0,72

0,65

0,56

1,18

1,01

0,92

0,82

1,60

1,42

1,34

1,17

2,10

1,90

1,78

1,64

Сечения 3×35+54,6; 3×35+54,6+1×16; 3×35+54,6+2×16

40

25

15

5

0,54

0,43

0,37

0,33

0,77

0,65

0,57

0,50

1,02

0,87

0.79

0,71

1,47

1,30

1,20

1,10

1,94

1.77

1,68

1,55

2,55

2,35

2,22

2,10

Сечения 3×50+54,6; 3×50+54,6+1×16; 3×50+54,6+2×16

40

25

15

5

0,59

0,49

0,43

0,38

0,85

0,73

0,65

0.59

1,22

1,07

0,99

0,90

1,69

1,54

1,44

1,34

2,26

2,10

2,00

1,89

2,93

2,78

2,68

2,56

Сечения 3×70+54,6; 3×70+54,6+1×16; 3×70+54,6+2×16

40

25

15

5

0,69

0,60

0,54

0,48

1,03

0,92

0,85

0,78

1,52

1,39

1,31

1,23

2,08

1,94

1,86

1,78

2,80

2,66

2,57

2,48

3,48

3,29

3,24

3,14

Сечения 3×70+70; 3×70+70+1×16; 3×70+70+2×16

40

25

15

5

0,69

0,60

0,54

0,48

1,03

0,92

0,85

0,78

1,52

1,39

1,31

1,23

2,08

1,94

1,86

1,78

2,80

2,66

2,57

2,48

3,48

3,29

3,24

3,14

Сечения 3×150+70; 3×150+70+1×16; 3×150+70+2×16

40

25

15

5

0,88

0,79

0,73

0,67

1,38

1,24

1,15

1,05

1,99

1,78

1,65

1,50

2,70

2,40

2,25

2,07

3,53

3,15

2,92

2,70

4,47

3,98

3,72

3,40

Примечание: а – пролё подвески (расстояние между двумя смежными опорами ВЛ), f – стрела провеса, м

 

Для СИП Торсада, подвешиваемых на ответвлениях от магистрали ВЛ к вводам в здания, максимально допустимые пролёты при стреле провеса 0,5 м и температуре воздуха + 15 оС указаны в табл. 12.

12. Максимально допустимые пролеты для СИП Торсада на ответвлениях от магистрали ВЛ к вводам в здания

 

Расчётные климатические условия

Длина пролёта, м, при сечении жил

2×16

2×25

4×16

4×25

Наиболее неблагоприятный скоростной напор ветра (либо ветер 480 Па при – 15 оС, либо ветер 180 ПА при –20 оС)

30

40

39

40

1 даН снежного слоя при –10 оС без ветра

30

40

39

40

2 даН снежного слоя при –10 оС без ветра

25

30

35

40

 

Финская фирма "Nokia" выпускает подвесные скрученные кабели, которые используются в качестве воздушного провода низкого напряжения. Кабель марки АМКА на напряжение до 1 кВ имеет алюминиевые токопроводящие жилы сечением 16 мм2 (круглая проволока) или сечением 25…120 мм2 (уплотнённый трос круглой формы). Изоляция каждой фазы из атмосферостойкого полиэтилена чёрного цвета. Фазы обозначены двумя, тремя или четырьмя параллельными гребнями, с теснением на поверхности изоляции. Если в дополнение к трём токопроводящим жилам требуется использование дополнительного провода, кабели АМКА оснащаются жилой управления, не имеющей вытесненного обозначения, сечением 16 или 25 мм2. Подвесной трос кабеля – круглый, уплотнённый из алюминиевого сплава, используется одновременно в качестве жилы РЕN (защитная и нулевая жилы).

13. Конструктивные параметры кабеля АМКА

Сечение, мм2

Токопроводящие жилы

Подвесной трос, нулевая жила

Комплектный кабель

Диаметр неизоли-рованной жилы, мм, не более

Масса алюминия,

кг/км

Диаметр, мм, не более

Масса алюминиевого сплава, кг/км

Минимальная разру-шающая нагрузка при растя-жении, кН

Эффективный диаметр на ветру, мм

Масса,

кг/км

Мини-мальный радиус изгиба,

мм

1х16+25

3х16+25

4х16+25

3х25+35

4х25+35

4,45

4,45

4,45

6,10

6,10

41

123

164

200

267

6,10

6,10

6,10

7,10

7,10

65

65

65

92

92

7,40

7,40

7,40

10,3

10,3

11

20

22

23

25

135

270

330

390

490

200

240

240

280

280

3х35+50

3х50+70

3х70+95

3х120+95

7,10

8,35

9,95

13,1

280

375

545

960

8,35

9,95

11,7

11,7

125

183

250

250

14,2

20,6

27,9

27,9

27

31

36

42

530

700

1000

1500

320

370

400

500

 

14. Электрические параметры кабеля АМКА

 

Сечение, мм2

Токопроводящие жилы

Нулевая жила

Сопротивление постоянному току, Ом/км, при температуре

Реактивное сопротивление прямой последовательности, Ом/км

Реактивное сопротивление нулевой последовательности, Ом/км

Сопротивление постоянному току, Ом/км, при температуре

Реактивное сопротивление нулевой последовательности, Ом/км

+20 0С

+70 0С

+20 0С

+70 0С

1х16+25

3х16+25

3х25+35

1,91

1,91

1,20

2,30

2,30

1,44

0,090

0,108

0,106

0,055

0,045

1,38

1,38

0,986

1,62

1,62

1,16

0,074

0,074

0,073

3х35+50

3х50+70

3х70+95

3х120+95

0,868

0,641

0,443

0,253

1,04

0,770

0,532

0,304

0,104

0,101

0,097

0,092

0,045

0,045

0,045

0,030

0,720

0,493

0,363

0,363

0,846

0,579

0,427

0,427

0,073

0,071

0,070

0,078

В пятижильном кабеле подвесной трос используется также в качестве жилы РЕ (защитная жила). Изолированные токопроводящие жилы скручены вокруг подвесного троса таким образом, что механическая нагрузка проложенного в воздухе кабеля сосредотачивается целиком на подвесном тросе. Параметры кабелей АМКА приведены в табл. 13 и 14.

При монтаже кабелей АМКА используют анкерную и поддерживающую арматуру, разработанную для СИП. Температура окружающей среды при монтаже кабеля не должна быть ниже –20 оС, однако при соблюдении особых мер предосторожности допускается монтаж кабеля и при более низкой температуре. Все работы по кабелю (монтаж соединений, ответвлений) необходимо всегда производить в обесточенном состоянии сети. При стыковке с кабелями другого типа следует помнить, что подвесной трос кабеля АМКА служит одновременно нулевой жилой, которую необходимо соединять с соответствующей нулевой жилой.

Высоковольтные изолированные кабели и провода для воздушных линий электропередач. Изоляция из сшитого полиэтилена позволила значительно уменьшить расстояние между проводами при подвеске (в сравнении с неизолированными проводами). Эти кабели нечувствительны к соприкосновениям, что в значительной мере повышает надёжность электроснабжения потребителей, обеспечивает экономию места и возможность прокладки линий в относительно узком пространстве.

Фирма Nokia выпускает подвесной скрученный кабель SАХКА на номинальные напряжения 12/20, 6/10 и 18/30 кВ (рис. 4). Он состоит из трёх одножильных кабелей с оболочкой, скрученных вокруг стального подвесного троса. Токопроводящая жила – уплотнённая, круглая, алюминиевая; экран по жиле – полупроводящая пластмасса; изоляция – сшитый полиэтилен; экран по изоляции – полупроводящие пластмасса и лента; общий экран – алюмо-полиэтиленовая лента; оболочка – атмосферостойкая, противостоящая трению пластмасса; подвесной трос – многопроволочный, оцинкованный стальной трос. Конструктивные и электрические параметры кабеля приведены в табл. 15.

Рис. 4. Подвесной высоковольтный кабель SAXKA

 

15. Электрические и конструктивные параметры кабеля SAXKA

на номинальное напряжение 12/20 кВ (рабочее напряжение не более 24 кВ)

Параметр

Сечение жил, мм2

70

120

185

Сопротивление токопроводящей жилы, Ом/км:

   постоянному току (при +20 оС)

   переменному току (при +90 оС)

 

 

0,443

0,571

 

 

0,253

0,328

 

 

0,164

0,215

Реактивное индуктивное сопротивление (фаза), Ом/км

Рабочая ёмкость, 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 (при +25 оС), А

235

330

425

Ток короткого замыкания, максимально

допустимый односекундный, кА:

   жилы

   общего экрана

 

 

6,7

1,8

 

 

11,4

2,0

 

 

17,5

2,2

Длительный ток замыкания общего экрана на землю, максимально допустимый, А

 

70

 

70

 

70

Масса, кг/км:

   алюминий

   сталь

   комплектный кабель 

 

700

530

2800

 

1120

530

3600

 

1660

530

4400

Внешний диаметр, мм:

   фазы

   кабеля

 

29

70

 

33

76

 

36

82

Прочность троса на растяжение, кН

85

85

85

Допустимый радиус изгиба, м, не менее

   кабель

   фаза

 

0,60

0,40

 

0,70

0,45

 

0,75

0,55

 

Кабель SАХКА не требует прокладки обычной кабельной трассы (рис. 5), Следует только предусмотреть, чтобы ветки и стволы деревьев не могли его повредить. Защитное заземление общего экрана кабеля обеспечивает возможность работы на минимальной дистанции от самого кабеля, причём требования по отдалённости кабеля от зданий и от других проводов, проложенных по той же трассе, менее жёсткие, чем при использовании неизолированных проводов.

Рис. 5. Кабель SAXKA в лесном массиве

 

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); густонаселённые пункты, когда прокладка неизолированного провода проблематична из-за отсутствия места. Их можно прокладывать на столбах (рис. 6) совместно с подвесными проводами низкого напряжения и слабого тока (что даёт значительную экономию), использовать для выводов с трансформаторных подстанций и распредустройств, для временной подачи электроэнергии (в частности, на стройплощадках); для изменения и дополнения существующей сети.

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Подвеска кабеля SAX на столбе

 

При монтаже кабеля SАХКА было установлено на практике, что наиболее выгодная длина пролёта равна 50 м, но возможна длина и до 70 м. Высоту столба рекомендуется выбирать 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 протяжённой трассе его необходимо заземлять не реже чем на каждом километре кабеля. Температура окружающей среды при монтаже не должна быть ниже –20 оС. На каждой стадии монтажа необходимо следить, чтобы в кабель не проникала вода, поскольку это снижает срок его службы.

К группе изолированных воздушных проводов высокого напряжения относятся также провода Nokia SАХ, с уплотнённой токопроводящей жилой из алюминиевого сплава. Они имеют круглую форму, в качестве изоляции использован сшитый полиэтилен РЕХ, обладающий отличными термомеханическими свойствами. Полиэтилен выдерживает биение проводов и, в течение некоторого времени, напор падающего дерева или другого предмета. Длительно допустимая температура проводов SАХ +80 оС, предельная температура при токах короткого замыкания +200 оС, как и для неизолированных проводов из алюминиевого сплава.

Провода SАХ выпускаются сечением от 50 до 180 мм2, могут использоваться в сетях напряжением до 20 кВ. Для них разработана система SАХ, которая включает изолированные провода, относящиеся к ним монтажные принадлежности и арматуру для опор – так называемые "пакеты SАХ". Система SАХ представляет собой комплексное решение, в котором защита от электрической дуги обеспечивается по всей протяженности линии, не требуя специальных мероприятий. Метод подвески проводов обеспечивает защиту проводов от вибрационных повреждений.

Продолжение следует

 



* Продолжение. Начало см. Электрика. 2008. № 11. Нумерация рисунков и таблиц – сквозная.