Въздушни електропроводи със самоносещиизолирани SIP проводници
Първите въздушни линии с изолирани проводници (VLI) се появяват във Франция през 1955 г. Поради ограничения избор на материали по това време, нишките бяха медни, а изолацията беше изкуствена гума с неопренова обвивка за защита от атмосферни влияния.
Новата технология се оказва привлекателна и френската електроенергийна система, заедно с производителите на кабели и фитинги, продължават да я развиват и подобряват.
Към днешна дата се проектират и изграждат електропроводи с напрежение 0,38 - 35 kV. Използването на самоносещи изолирани и защитени проводници е най-прогресивният и обещаващ начин за развитие на електрическите разпределителни мрежи.
Основните конструктивни характеристики на въздушните линии с изолирани VLI проводници в сравнение с традиционните въздушни линии, използващи голи проводници, са:
- наличието на изолация на тоководещи проводници;
- липса на траверси и изолатори;
- минималното разстояние между тоководещите жила, което е ограничено само от дебелината на изолацията и причинява ниско съпротивление на VLI.
Основните предимства на въздушните линии с изолирани VLI проводници са значително повишаване на надеждността на разпределителните електрически мрежи и в резултат на това намаляване на експлоатационните разходи. Всички предимства на въздушните линии с изолирани VLI проводници могат да бъдат комбинирани в три групи.
Първата група е предимствата, които засягат проектирането и монтажа на въздушни линии с изолирани VLI проводници:
- простота на дизайна на опорите (липса на траверси и изолатори);
- лекота на изпълнение на няколко клона от една опора;
- лекота на изпълнение на многоверижни електропроводи, възможностизпълнение на четири и повече контактни линии;
- възможността за съвместно окачване на няколко вериги VLI с въздушни линии 6-10 kV и комуникационни линии;
- намаляване на безопасните разстояния от сгради и инженерни съоръжения;
- възможност за използване на стелажи с по-малка дължина за VLI опори;
- увеличаване на дължината на участъците (това предимство не се отнася за SIP системата с изолиран нулев носещ проводник);
- възможността за полагане на SIP по стените на сгради и конструкции;
- естетиката на дизайна на въздушни линии с изолирани VLI проводници в жилищни райони с отхвърляне на опори по тротоарите и монтиране на линията по фасадите на сградите;
- естетика на изпълнение на въздушни линии на улично осветление;
- няма нужда да се изрязва сечище преди монтажа;
- лекота на монтажните работи и съответно намаляване на времето за строителство.
Втората група - предимствата на експлоатацията и безопасността:
- висока надеждност при осигуряване на електрическа енергия поради ниски специфични повреди;
- липса на многобройни смени на повредени изолатори, дефектен проводник, изправяне или подмяна на дефектни траверси;
- намаляване на обема и времето на аварийно-възстановителните работи;
- рязко намаляване (повече от 80%) на оперативните разходи в сравнение с традиционните въздушни електропроводи. Това се дължи на високата надеждност и непрекъснатото захранване на потребителите, както и липсата на необходимост от почистване на просеки по време на експлоатация на линията;
- практическо изключване на къси междуфазни вериги и земни съединения;
- практическата липса на лед и залепване на мокър сняг. Полиетиленът на изолационната обвивка на проводниците е неполярендиелектрик и не образува електрически или химични връзки с веществото в контакт с него;
- висока механична якост на проводниците и съответно по-ниска вероятност от счупване;
- пожарна безопасност поради изключването на късо съединение, когато проводниците са завързани или блокирани от чужди предмети;
- адаптиране към промяна на режима и развитие на мрежата;
- намаляване на безопасните разстояния до сгради и инженерни съоръжения;
- възможност за извършване на работа по въздушни линии с изолирани VLI проводници под напрежение без изключване на потребителите (свързване на абонати, свързване на нови клонове);
- значително намаляване на случаите на електрически наранявания по време на работа на линията;
- осигуряване на безопасността на работа в близост до въздушни линии с изолирани VLI проводници.
Третата група са предимствата, които влияят върху качеството на електрическата енергия, намаляването на техническите и търговски загуби във въздушни разпределителни мрежи с напрежение до 1 kV:
- намаляване на загубите на напрежение като основен показател за качеството на електрическата енергия поради ниското съпротивление на SIP в сравнение с традиционните въздушни линии;
- намаляване на техническите загуби на електрическа енергия поради ниското съпротивление на самоносещия изолиран проводник;
- намаляване на търговските загуби на електрическа енергия. Неразрешеното извличане на електроенергия е значително ограничено, тъй като изолираните, усукани жила изключват неоторизирано свързване към въздушни линии с изолирани VLI проводници чрез хвърляне върху проводниците;
- Значително намаляване на случаите на вандализъм и кражби. Температурата на топене на изолацията на сърцевината е близка до температурата на топене на алуминия. SIP не са подходящи за второстепенниобработка за получаване на цветни метали.
В чужбина линиите, използващи SIP, се наричат необслужвани.
Самоносещите изолирани проводници са проводници с алуминиеви проводници, изолирани от светлостабилизиран омрежен или термопластичен полиетилен, усукан с неутрален проводник от алуминиева сплав, като проводникът може или не може да бъде изолиран.
Новият европейски стандарт HD626 описва всички видове самоносещи изолирани проводници (SIW).
В света има три основни SIP системи, Фиг.1.
Ориз. 1. Основните типове SIP до 1 kV в съответствие с европейския стандарт HD 626:
а) - самоносеща проводна система SIP;
б) - SIP с изолирана носеща неутрала;
c) - SIP с неутрален оператор
Самоносещата SIP система се състои от 4 изолирани алуминиеви проводника. Механичната якост и напречното сечение на всички сърцевини са еднакви. Когато линията е опъната, всички жила носят еднакъв товар (фиг. 1а). CIP системата с изолирана носеща неутрала, наричана още "френска система", се състои от 3 изолирани алуминиеви проводника и една изолирана носеща неутрала, изработени от алуминиева сплав Almelec. Механичната якост и напречното сечение на трите фази са еднакви. Нулевият проводник е предназначен за окачване на SIP и има висока механична якост. Когато линията е опъната, само неутралата поема цялото натоварване на опън (фиг. 1b).
Системата CIP с гола неутрала, наричана още "финландска система", се състои от 3 изолирани алуминиеви проводника и един неизолиран неутрален носач от алуминиева сплав. Механичната якост и напречното сечение на трите фази са еднакви. Нулевият проводник е предназначен за окачване на SIP и има високмеханична сила. Когато линията е опъната, само неутралната поема цялото натоварване на опън (фиг. 1c).
Във всяка от трите системи могат да се включат 1 или 2 допълнителни изолирани алуминиеви проводника със сечение 16 или 25 mm 2 като допълнителни проводници или проводници за улично осветление.
Проводниците от марки SIP-1, SIP-1A, SIP-2, SIP-2A са предназначени за мрежи с напрежение до 1 kV, честота 50 Hz. Напречно сечение на проводниците от 16 до 120 mm 2. Зони за натоварване от лед и вятър от I до YII и специални.
VLI с напрежение до 1 kV са въздушни електропроводи, направени върху опори с помощта на стоманобетонни, дървени или метални стелажи. Самоносещите изолирани проводници са окачени на опорите с помощта на специални фитинги. Закрепването на SIP към опорите се извършва главно с помощта на метални конструкции (куки, бандажни ленти и др.), опорни и опъващи скоби. Връзките и разклоненията на проводниците се извършват с помощта на свързващи и разклонителни скоби. В допълнение към линейните фитинги, свързани елементи могат да бъдат инсталирани на VLI: устройства за свързване на преносимо заземяване, мачтови превключватели с предпазители, ограничители на пренапрежение, държачи за предпазители и др.
Проектиран и тестван за използване върху SIP системи на съединители с пробиване на изолация. Технологията за пробиване повиши безопасността при работа под напрежение, елиминирайки отстраняването на изолацията от проводника, като същевременно опрости и ускори инсталирането на съединителя. Едно от основните предимства на пиърсинг технологията е, че алуминият не се окислява преди да е осъществен контакта. Повърхността в контакт с конектора не е необходимо да се почиства предварително. Благодарение на високото контактно налягане и отличното проникване в контактната точка, технологиятапункцията се оказа иновативно решение.
Запечатаните съединители са тествани, за да осигурят надеждна работа при най-тежките условия на околната среда:
- монтаж и работа при ниски температури;
- гарантирана херметичност при изпитване с напрежение 6 kV при потапяне във вода на дълбочина 30 cm за 30 минути;
- устойчивост на корозия на металните части;
- постоянна температура и контактно съпротивление при циклични натоварвания и претоварвания.
Въздушните линии с CIP стават все по-разпространени на територията на България. Използването им от такива предприятия като OJSC "Mosgorsvet", OJSC "Lenenergo", OJSC "Novgorodenergo" дава възможност да се сравнят някои от техническите и икономическите показатели за използването на изолиран и гол проводник, табл. 1.
Проводниците с марка SIP-3 са самоносещи изолирани проводници с високо напрежение, предназначени за работно напрежение до 20 kV с честота 50 Hz и са предназначени за въздушни електропроводи.
Причината за разработването на тези проводници беше възможността да се намали ширината на сечището при преминаване през гори. Конструкцията на самоносещи изолирани проводници осигурява непрекъсната работа на линията дори в случай на падане на дървета върху проводниците или завързване, което е напълно невъзможно за подобни линии с голи проводници от клас А и АС,
Това е едножилен проводник, в който уплътнената стоманено-алуминиева сърцевина има изолационна обвивка от омрежен светлинно стабилизиран полиетилен (XLPE), фиг. 2. Напречно сечение на проводниците от 50 до 120 mm 2. Зони за натоварване от лед и вятър от I до IY.
Таблица 1 - Технико-икономическо сравнение на показателите за използване на ВЛ и ВЛ