Техника и технологии
Многолетний опыт строительства и эксплуатации воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 0,4 кВ с оголенными проводами показал недостаточную надежность таких линий и их повышенную опасность. Из-за проезда вблизи таких линий транспортных средств и работы грузоподъемных машин возможно их опасно близкое приближение к этим линиям, сопровождающееся обрывом и падением на землю проводов, находящихся под напряжением, а также случайное прикосновение к оборванным проводам людей и животных со смертельным исходом.
Как решить проблему надежности и безопасности ВЛ?
За решение этой проблемы около 40 лет тому назад взялись ученые-электротехники скандинавских стран, – стран с самым высоким в Европе уровнем потребления электроэнергии на душу населения, в которых необходимо было не прерывать бесперебойное электроснабжение потребителей. Выполненный этими учеными большой объем научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ позволил разработать новый тип ВЛ с самонесущими изолированными проводами (СИП), получивших сокращенное наименование ВЛИ – воздушные линии изолированные.
Основные преимущества ВЛИ с СИП по сравнению с ВЛ с неизолированными проводами:
• значительное снижение времени и затрат при электромонтаже и обслуживании, а также затрат на выполнение аварийно-восстановительных электромонтажных работ;
• упрощенное конструктивное исполнение опор (отсутствие изоляторов и траверс);
• исключение как межфазного замыкания, так и замыкания на «землю»;
• отсутствие необходимости при монтаже ВЛИ подготовки трассы, вырубки деревьев и просек;
• несложное обслуживание ВЛИ в процессе эксплуатации, существенно повышающее безопасность таких линий.
Благодаря этим преимуществам, ВЛИ в настоящее время широко применяются в электросетях развитых стран мира, в том числе в электросетях Украины [1].
Типы самонесущих изолированных проводов (СИП), применяемых для ВЛИ напряжением 0,4. 1 кВ
Провод СИП, применяемый для передачи и распределения электроэнергии переменного тока в сетях освещения и силовых сетях напряжением 0,4. 1 кВ, который в настоящее время широко используется при строительстве магистральных линий и различных ответвлений к вводам во всевозможные жилые помещения и хозяйские постройки, представляет собой жгут, скрученный из изолированных алюминиевых фазных жил и нулевой несущей жилы. Фазные жилы этого провода оснащены изоляцией, выполненной из светостабилизированного полиэтилена повышенного давления, окрашенного в черный цвет, поэтому обладающего устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.
В настоящее время в электросетях применяется несколько типов СИП:
СИП 1– выполненный без нулевой несущей жилы (рис.1,а). Такой провод состоит из четырех скрученных в жгут изолированных алюминиевых жил, причем сечение и механическая прочность каждой них имеет одинаковое значение.
СИП 2– выполненный с изолированной нулевой несущей жилой 1, изготовленной из сталеалюминиевого сплава, которая окружена изоляцией из сшитого полиэтилена 2 (рис.1,б). Вокруг этой несущей жилы расположены три изолированные фазные жилы, имеющие одинаковое сечение. Несущая нулевая жила механически высокопрочна, поскольку предназначена для подвешивания СИП и несет основную механическую нагрузку.
СИП 3– выполненный с неизолированной нулевой несущей жилой со стальным сердечником, обвитым проволоками из алюминиевого сплава AlMgSi (рис.1,в). Провод СИП 3 имеет такую же конструкцию и механические характеристики, как и СИП с описанной выше изолированной нейтралью.
Следует отметить, что во всех трех типах СИП, из которых СИП 2 является наиболее распространенным, могут быть добавлены один или два изолированных алюминиевых провода в качестве дополнительного проводника для уличного освещения.
Коротко об особенностях строительства ВЛИ
Строительство ВЛИ с СИП во многом отличается от строительства ВЛ с неизолированными проводами.
При строительстве ВЛИ должны соблюдаться следующие требования:
• до начала строительства линии должна быть осуществлена тщательная подготовка ее трассы, удаление с нее деревьев или крупных ветвей, мешающих установке опор, раскатке и регулировке проводов;
• при строительстве новой линии взамен пришедшей в негодность старой, расположенной на той же самой трассе, еще до начала установки новых опор должны быть демонтированы опоры старой линии;
• при раскатке и регулировке проводов их изолирующее покрытие не должно быть повреждено;
• монтировать провода и арматуру линии должна специально обученная бригада.
Основной период строительства ВЛИ должен включать в себя: разработку котлованов, сборку и установку опор, электромонтаж заземляющих устройств, раскатку и подвеску проводов. При этом основные электромонтажные работы при строительстве ВЛИ должны выполняться согласно типовым технологическим картам, а на работы, не предусмотренные такими картами, должен разрабатываться проект проведения электромонтажных работ, который должен быть согласован с заказчиком в установленном порядке.
Эксплуатация ВЛИ напряжением 0,4 кВ
ВЛИ напряжением 0,4 кВ относятся к электроустановкам напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью. Надежность работы таких линий по сравнению с ВЛ с неизолированными проводами существенно повышается благодаря отсутствию стеклянной линейной изоляции и таких последствий климатических воздействий, как: схлестывание проводов от ветра и гололеда, касание веток деревьев и практически полное отсутствие обрывов изолированных проводов повышенной механической прочности.
Эксплуатация ВЛИ во многом упрощается и удешевляется по сравнению с эксплуатацией ВЛ с неизолированными проводами благодаря конструктивному исполнению таких линий. Так, вследствие отсутствия открытых токоведущих частей существенно повышается электробезопасность ВЛИ, облегчается возможность выполнения работ (в том числе подключение новых потребителей) на такой линии без снятия напряжения с минимальным использованием специальных защитных приспособлений, затрудняется возможность хищения электроэнергии.
Длительно допустимая температура нагрева токопроводящих жил током для проводов, изолированных термопластичным полиэтиленом, не должна превышать 70°С, а для проводов, изолированных сшитым полиэтиленом, – 90°С. Кратковременно допустимая температура жил при КЗ не должна превышать 130°С для проводов с изоляцией из термопластичного и 250°С – из сшитого полиэтилена.
На рис.2 показан узел ВИЛ с СИП проводами повышенного сечения.
Опоры ВЛИ в случае подвешивания на них подвесных кабелей, линий телефонной сети, проводного вещания, а также кабельного телевидения должны выдерживать нагрузки, создаваемые подвешенными устройствами. При этом на всех типах опор, применяемых для таких линий (промежуточных, анкерных, угловых, конечных, ответвительных, перекрестных), должна предусматриваться возможность:
• установки подвесных или консольных светильников уличного освещения;
• выполнения одно- и трехфазных ответвлений от магистрали линии к вводам.
Одно из основных требований ПБЭЭ [3] по безопасному выполнению работ на различных типах опор ВЛИ состоит в том, что подниматься на опору и работать на ней разрешается только тогда, когда существует полная уверенность в достаточной устойчивости и прочности опоры. Укрепление опоры с помощью растяжек (в случае необходимости его осуществления) должно выполняться без подъема на опору, т.е. с телескопической вышки или другого механизма для подъема людей, с использованием специальных раскрепительных устройств, навешиваемых без подъема по опоре. Запрещается также подъем на опору при осмотре линии.
Заземление и защита ВЛИ от перенапряжений
Для обеспечения нормальной работы электроприемников, нормированного уровня электробезопасности и защиты от атмосферных перенапряжений ВЛИ напряжением 0,4 кВ должны иметь заземляющие устройства, предназначенные для:
• повторного заземления нулевой жилы провода;
• защиты от атмосферных перенапряжений;
• заземления электрооборудования, установленного на опорах линии;
• заземления разрядников или ограничителей перенапряжения.
Где именно должны устанавливаться заземляющие устройства?
Согласно ведомственным строительным нормам [1] заземляющие устройства должны устанавливаться:
• на магистральных линиях, расположенных на открытой местности с одно- и двухэтажной застройкой;
• на опорах с ответвлениями в магистрали линии к вводам в здания, в которых может находиться большое количество людей (школы, детские сады, больницы, клубы и т.п.), или к вводам в здания, представляющим значительную хозяйственную ценность (животноводческие и птичные помещения, склады, гаражи и т.д.);
• на концевых опорах линии с ответвлениями к вводам. При этом наибольшее расстояние от соседнего защитного заземления этой же самой линии должно быть на расстоянии, не превышающем 50 м;
• на вводах от линии к электроустановкам, подлежащим занулению.
Размеры заземляющих и нулевых защитных проводников опор линии должны соответствовать требованиям ПУЭ [2].
Кроме того, на опорах с ответвлениями от магистрали линии к вводам в строения, а также на вводах от ВЛИ к электроустановкам, подлежащим занулению, рекомендуется устанавливать вентильные разрядники или ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН).
Обратим внимание на то, что с появлением линий с СИП значительно обострилась проблема защиты проводов таких линий от грозовых перенапряжений, особенно в случае прямого удара молнии. Для ВЛ с оголенными проводами грозовые перенапряжения были менее опасны, поскольку в линиях с такими проводами электрическая дуга не оставалась на одном месте, а постоянно перемещалась вдоль провода. В отличие от этого в линиях с изолированными проводами защищенный изоляцией провод пробивается в определенном месте. Поскольку изоляция не позволяет дуге перемещаться вдоль провода, она продолжает гореть на проводе только в месте пробоя до тех пор, пока этот провод не перегорит и не оборвется.
Основной способ защиты ВЛИ от грозовых перенапряжений – установление вентильных разрядников или ОПН, хотя эти защитные средства и не являются идеальными. Так, вентильные разрядники не в состоянии защитить ВЛИ от однофазных замыканий на землю, а в случае срабатывания двух или трех из них на одной опоре возникает мощная дуга двух- или трехфазного замыкания на землю, вызывающая необходимость отключения линии. Существенный недостаток ОПН заключается в том, что они разрушаются в случае прямого удара молнии в линию, в результате чего провода линии выходят из строя. Учитывая этот недостаток, для ВЛИ, особенно для линий напряжением 6. 10 кВ, продолжается поиск усовершенствованных защитных устройств [5].
Виды работ, выполняемых на ВЛИ
При этом в процессе эксплуатации работы на ВЛИ могут выполняться как без ее отключения (т.е. под напряжением), так и с отключением линии (без напряжения).
На ВЛИ под напряжением разрешается выполнение следующих видов работ:
• замена соединительных, ответвительных и натяжных зажимов;
• присоединение ответвлений к вводам в здания и сооружения и их отсоединение;
• ремонт изоляции отдельных жил проводов линии.
Бригада работников, выполняющая эти работы под напряжением, должна, как правило, состоять из трех человек: исполнителя работ, имеющего допуск к верхолазным работам, и двух членов бригады – верхового и низового электромонтеров.
При выполнении работ на ВЛИ под напряжением обеспечить безопасность работающего вблизи неизолированного элемента линии 0,4 кВ, находящегося под напряжением, можно одним из следующих способов: либо соблюдением расстояния не менее 60 см между телом работающего и этим элементом, либо временной изоляцией их с помощью изолирующих накладок и колпаков, либо применением СМИ и диэлектрических перчаток.
Снимать изоляцию с элементов ВЛИ, находящихся под напряжением, разрешается только на тот промежуток времени, который согласно технологической карте и конструкции элемента необходим для выполнения этой операции на четко определенном участке. После выполнения операции изоляция на этом элементе линии должна быть восстановлена.
Определенные особенности имеет операция присоединения ответвлений ВЛИ к линии с изолированными проводами и операция по их отсоединению от ответвлений такой линии. Так, для безопасного выполнения этих операций на данном ответвлении необходимо отключить напряжение. Кроме того, для присоединения ответвлений к линии сначала на фазных жилах магистрали должны устанавливаться ответвительные зажимы, а затем в них должны вводиться жилы ответвления; отсоединение ответвлений от линии следует проводить с соблюдением обратной последовательности операций. Эти работы должны выполняться с применением диэлектрических перчаток и обуви. При этом, в случае невозможности предварительного отключения напряжения на ответвлении, работы, связанные с присоединением ответвления к магистрали или с его отсоединением от нее, необходимо выполнять только тогда, когда снято напряжение на всей линии.
Одним из наиболее сложных и ответственных видов работ, выполняемых с отключением ВЛИ, являются работы по натяжению и закреплению проводов линии в ее анкерном пролете [3]. Для выполнения таких работ применяют трактор или автомобиль, который устанавливают за барабаном на продолжении оси линии на расстоянии 20…25 м от анкерной (конечной) опоры (рис.3).
На рис.3 обозначено: 1 – трактор; 2 – трос тягового механизма; 3 – монтажный зажим («лягушка»); 4 – СИП; 5 – визирная рейка; 6 – анкерный пролет; 7 – промежуточная опора; 8 – ось ВЛИ; 9 – натяжной зажим; 10 – анкерная опора.
Литература
1. ВБН B.2.5-341.004.001.001-02 «Обустройство воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами», согласованы с Госстроем, Госнадзорохрантруда, Государственным департаментом пожарной безопасности МВД Украины.
2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое изд. Утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002. №204.
3. Правила безопасной эксплуатации электроустановок (ДНАОП 1.1.10-1.01-97) (ПБЕЕ). – К.: Форт, 2000.
4. Инструкция по работам под напряжением на линиях электропередачи напряжением 0,38 кВ. – Минэнерго УССР.
5. Шаманов Д. Преимущества самонесущих изолированных проводов 6. 35 кВ. Способы защиты воздушных линий от грозовых перенапряжений // Новости электротехники. – 2002. – № 3 (15).
Составление смет на строительство ВЛИ напряжением 0,38 кВ с применением СИП
В настоящее время строительство линий электропередачи напряжением 0,4 кВ выполняется преимущественно с применением самонесущих проводов (СИП). Поэтому правильный расчет стоимости строительства имеет существенное значение как для заказчиков, так и для подрядчиков.
Согласно ГОСТ Р 52373-2005 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи»: самонесущий изолированный провод – многожильный провод для воздушных линий электропередачи, содержащий изолированные жилы и несущий элемент, предназначенный для крепления или подвески провода.
Для сметчика существенное значение имеют следующие положения данного ГОСТ:
1. Провода подразделяют:
по конструктивному исполнению:
2. Число основных токопроводящих жил устанавливают из ряда:
3. Номинальное сечение основных токопроводящих жил устанавливают из ряда:
Номинальное сечение токопроводящих жил проводов без нулевой несущей жилы – 16 или 25 мм2.
4. Номинальное сечение нулевой несущей жилы устанавливают из ряда:
Таким образом, для сметчика является важным уметь различать провода СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4, чтобы правильно применять соответствующие расценки.
СИП-1 – провод самонесущий с алюминиевыми жилами, с изоляцией из светостабилизированного сшитого полиэтилена, с нулевой неизолированной жилой из алюминиевого АВЕ сплава и применяется для магистралей воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением до 1 кВ и линейных ответвлений от ВЛ.
В нормативной базе ФССЦ данному проводу присвоены шифры ФССЦ-21.2.01.01-0001. 0014
СИП-2 – то же, с нулевой несущей жилой из алюминиевого АВЕ сплава, изолированной светостабилизированным сшитым полиэтиленом и применяется для магистралей воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением до 1 кВ и линейных ответвлений от ВЛ.
В нормативной базе ФССЦ данному проводу присвоены шифры ФССЦ-21.2.01.01-0015. 0044
СИП-3 – провод самонесущий защищенный с токопроводящей жилой из алюминиевого АВЕ сплава, с защитной изоляцией из светостабилизированного сшитого полиэтилена и применяется для ВЛ на номинальное напряжение 6-35 кВ.
В нормативной базе ФССЦ данному проводу присвоены шифры ФССЦ-21.2.01.01-0045. 0060
СИП-4 – провод самонесущий изолированный без несущего элемента, с алюминиевыми токопроводящими жилами, с изоляцией из светостабилизированного сшитого полиэтилена и применяется для ответвлений от ВЛ к зданиям и для прокладки по стенам зданий и инженерных сооружений.
В нормативной базе ФССЦ данному проводу присвоены шифры ФССЦ-21.2.01.01-0061. 0071.
Монтаж ВЛИ 0,4 кВ проводами СИП-1, СИП-2
Данные провода применяются для магистралей воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением до 1 кВ и линейных ответвлений от ВЛ. Отмечу, что линейное ответвление ВЛ не является ответвлением к зданию, а служит для питания отдельно стоящей группы потребителей.
Стоимость подвески данных проводов СИП-1 и СИП-2 определяется расценками таблицы ФЕР33-04-017 «Подвеска самонесущих изолированных проводов (СИП-2А) напряжением от 0,4 кВ до 1 кВ (со снятием напряжения)».
Обращаю внимание, что с введением изменений в ГОСТ Р 52373-2005 отменена маркировка провода СИП-2А, но разработчиками сметных нормативов данные изменения не внесены.
Состав работ по данным расценкам:
При этом в составе материальных ресурсов в расценках ФЕР33-04-017-01 и ФЕР33-04-017-02 редакции 2017 года учтены:
Остальная линейная арматура (прокалывающие зажимы, хомуты, колпачки и т.д.) должны приниматься по проектным данным.
В расценках вышеперечисленные материалы рассчитаны для одного анкерного пролета, о чем свидетельствует количество анкерных креплений в количестве 2 шт. На практике их может быть значительно больше, т.к. данные крепления применяют так же на углах поворотов, на переходах через препятствия и т.д.
Для данных расценок установлено количество опор на 1 км линии – 29 шт. Установка их также определяется по расценкам сборника ФЕР33 и будет рассмотрена позднее.
При изменении количества опор на 1000 м корректировка производится расценками ФЕР33-04-017-03 и ФЕР33-04-017-04 соответственно.
Количество опор для корректировки определяется по формуле 1:
N доп – количество опор для корректировки,
N общ – количество опор на линии по проекту,
L общ – длина линии.
Кроме того, в Сборнике ФЕР33 имеется расценка ФЕР33-04-008-03 Подвеска изолированных проводов ВЛ 0,38 кВ с помощью механизмов, с несколькими жилами при 30 опорах на км.
По составу работ она вроде бы и похожа на подвеску проводов СИП-1 и СИП-2, но отличается по составу ресурсов и трудозатратами от расценок ФЕР33-04-017-01 и ФЕР33-04-017-02.
Основное отличие заключается в наличии в ФЕР33-04-008-03 ресурсов Соединитель алюминиевых и сталеалюминевых проводов (СОАС) 062-3 (ФССЦ- 20.1.02.15-0011) и Зажимы К-СФ-1 (ФССЦ- 20.5.04.11-0022). Данные соединители и зажимы применяются на практике для соединения фазных проводников. Поэтому можно сделать вывод, что данную расценку можно применять для подвески проводов СИП-4. Корректировку при изменении количества опор на 1 км проводят по расценке ФЕР33-04-008-06 по формуле 2, аналогичной вышеприведенной:
В последующих статьях будут рассмотрены типы опор для подвески самонесущих проводов при строительстве ВЛИ 0,4 кВ, их состав применительно к сметным нормам.
Главный инженер проекта ООО «ПСБ», г. Оренбург