Технические требования энергосистем по применению самонесущих изолированных проводов и линейной арматуры в сетях напряжением 0,4 кВ

Необходимость технического перевооружения в нашей стране в электрических сетях, в особенности в сетях низкого напряжения, уже давно стала очевидной не только для специалистов-энергетиков, но и для рядовых потребителей электроэнергии. В настоящее время, наконец-то, такое перевооружение приобретает широкомасштабный характер. Следует отметить, что в перечень основной номенклатуры работ по техническому перевооружению в электрических сетях РАО «ЕЭС России» входит, в частности, замена неизолированных проводов воздушных линий самонесущими изолированными проводами (СИП).

Работы по строительству сетей с применением СИП интенсивно разворачиваются не только во всех МРСК РАО «ЕЭС России», но и в муниципальных электросетевых предприятиях и ряде крупных энергосистем, не входящих в состав РАО, таких как «Татэнерго», «Иркутскэнерго» и др. Строительство линий с СИП в течение последних 10 лет (одних только линий с СИП с изолированной несущей жилой из алюминиевого сплава было построено свыше 60 тыс. км) выявило ряд серьезных проблем, связанных с их проектированием, монтажом и эксплуатацией.

Главная из этих проблем была связана с отсутствием в России нормативной базы по СИП, без которой невозможно было достичь требуемых технических характеристик линий с СИП. К сожалению, за это время не удалось избежать ошибок, связанных с применением не по назначению различных систем СИП и линейной арматуры разнообразных поставщиков. Было построено множество линий электропередачи с СИП, оборудованных арматурой, не соответствующей применяемым типам СИП, и смонтированным с применением нештатного инструмента. Эксплуатационно-технические характеристики таких линий оказались ниже ожидаемых.

В 2005 году в соответствии с новыми требованиями, предъявляемыми к развитию линий электропередачи, был разработан национальный стандарт России — ГОСТ Р 52373-2005 на самонесущие изолированные провода для воздушных линий электропередачи на номинальное напряжение до 0,6/1 кВ, включительно, и самонесущие защищенные провода для воздушных линий электропередачи на номинальное напряжение 20 кВ и 35 кВ. Стандарт вступил в силу с 01.07.2006 г.

Применительно к сетям 0,4 кВ новый стандарт определяет следующие основные типы и конструктивное исполнение СИП для сооружения магистральных линий электропередачи:
• СИП-1 — вокруг неизолированной несущей нулевой жилы скручены изолированные токопроводящие жилы. Несущая нулевая жила выполнена из алюминиевого сплава АВЕ высокой прочности. Изоляция выполнена из светостабилизированного сшитого полиэтилена.
• СИП-2 — вокруг изолированной несущей нулевой жилы скручены изолированные токопроводящие жилы. Несущая нулевая жила выполнена из алюминиевого сплава АВЕ высокой прочности. Изоляция выполнена из светостабилизированного сшитого полиэтилена.

Четырехпроводная система без несущей нулевой жилы включена в ГОСТ Р 52373-2005 только с сечением жил 16 и 25 мм². Стандарт также ограничивает области применения четырехпроводной системы без несущей жилы и предусматривает использование этого типа проводов только для ответвлений от воздушных линий к вводу в дома и для прокладки по стенам зданий или сооружений. Прокладка магистральных линий такими проводами не допускается.

На линейную арматуру для СИП, однако, отечественного стандарта пока еще нет.

Для многих крупных электросетевых компаний упомянутый ГОСТ на СИП позволил упорядочить закупки и использование СИП, а вот для разрешения аналогичных вопросов по арматуре специалисты компаний все чаще обращаются к проекту стандарта на арматуру Европейского Комитета по стандартизации в электротехнике CENELEC.

С целью выработки единой технической политики по вопросам применения СИП в рамках отдельных МРСК и крупных сетевых компаний прошли технические совещания ведущих специалистов и руководителей. Такие совещания состоялись в ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа», ОАО МРСК «Урала и Волги», ОАО МРСК «Северо-Запада», МОЭСК и др. В решениях этих совещаний нашли свое отражение некоторые объективные итоги по анализу и обобщению накопленного опыта применения СИП.

Так, например, в прошлом году в ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» руководством было организовано совещание на тему: «Опыт эксплуатации самонесущих изолированных проводов. Анализ предлагаемой на рынке продукции». На совещание были приглашены руководители и специалисты проектного института ОАО «РОСЭП», ОАО «ВНИИКП», представители заводов-производителей кабельной арматуры, технические специалисты монтажных организаций и представители ведущих отечественных и зарубежных заводов-производителей СИП.

В многочисленных выступлениях руководителей и специалистов приглашенных организаций были отмечены преимущества воздушных линий с СИП перед воздушными линиями с неизолированными проводами. Обсуждались вопросы по технологии монтажа СИП. Многие представители компаний делились опытом эксплуатации СИП и давали рекомендации по проектированию сетей. В частности, касались такого вопроса, как обеспечение возможности проведения электрических измерений и наложения временного защитного заземления на линиях с СИП.

В ходе совещания был проведен анализ предложений от представителей заводов-изготовителей СИП.

В рамках данного технического совещания были приняты следующие решения.
1. При новом строительстве и реконструкции ВЛ 0,4 кВ применять самонесущие провода СИП-2 с изолированной несущей нулевой жилой из алюминиевого сплава, изготовленные в соответствии с национальным стандартом РФ ГОСТ Р 52373-2005.
2. При новом строительстве и реконструкции ВЛ 6-10 кВ применять защищенные провода (СИП-3) при прохождении трассы ВЛ в лесных массивах с ценными и редкими породами деревьев, а также при отсутствии возможности соблюдения габаритных расстояний для ВЛ с неизолированными проводами.
3. Линейная арматура должна быть сертифицирована в России. На арматуру должно быть заключение отраслевой испытательной лаборатории, подтверждающее возможность ее применения для СИП российского производства, выполненного по стандарту РФ ГОСТ Р 52373-2005.

Особое внимание на совещании было уделено линейной арматуре для СИП. Причиной этому — существующая в настоящее время неразбериха на российском рынке арматуры для СИП.

В последнее время на российском рынке появилось много подделок линейной арматуры из Китая и других азиатских стран. Например, на строительных рынках и в магазинах электротоваров можно приобрести копии ответвительных зажимов известных французских фирм, которые, из-за незаметных при беглом осмотре отличий в конструкции или используемым материалам, принципиально не могут обеспечить хороший электрический контакт и не повредить электропроводящие жилы.

При большом разнообразии типов линейной арматуры, в том числе и весьма низкого качества, нельзя в ее выборе руководствоваться только ценой. Необходимо обращать внимание на то, как долго эта арматура эксплуатировалась именно в России, подходит ли она под ту систему построения электрических сетей, которая применяется в вашей организации. Следует также осторожно относиться к конструктивным особенностям некоторых изделий азиатского производства. Например, могут встретиться анкерные натяжные магистральные зажимы, корпуса которых изготовлены из пластмассы, ответвительные зажимы с пластмассовой срывной головкой затягивающего болта и пр.

В итоге совещания специалистов ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» по арматуре для СИП были приняты следующие основные требования:
1. Линейная арматура должна быть сертифицирована в России и соответствовать Европейскому стандарту CENELEC CS.
2. Минимальный опыт эксплуатации в России должен быть не менее 5 лет.
3. На линейную арматуру должно иметься заключение от отраслевой испытательной лаборатории о возможности ее использования с российскими СИП, выполненными по стандарту РФ ГОСТ Р 52373-2005, а также о возможности ее эксплуатации в любых климатических районах при температуре окружающего воздуха от — 45°С до + 50°С.
4. Линейная арматура для СИП-2 должна отвечать следующим техническим требованиям:
- срок службы линейной арматуры должен быть не менее 40 лет;
- анкерные зажимы для магистральных проводов должны быть изготовлены из алюминиевого сплава, устойчивого к коррозии, с минимальной разрушающей нагрузкой 1500 кг для сечения нулевой жилы 50-70 мм2 и 2200 кг для 95 мм2;
- монтаж ответвительных зажимов может выполняться без применения импортных ключей;
- ответвительные зажимы должны быть снабжены срывной головкой, выполненной из алюминиевого антикоррозийного сплава;
- для абонентских ответвлений должны использоваться ответвительные зажимы с раздельной затяжкой болтов на магистральной и абонентской части;
- линейная арматура должна быть совместима с инструментом для монтажа и ремонта СИП.

5. В начале и в конце магистрали ВЛИ на всех проводах необходимо устанавливать специальные зажимы для присоединения приборов контроля напряжения и переносного защитного заземления.

Следует отметить, что аналогичные технические требования к линиям СИП и линейной арматуре несколько ранее уже были приняты в МОЭСК, а после совещания в ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» были приняты и в других компаниях, упомянутых выше.

Некоторые из этих требований вполне очевидны. Например, не вызывает сомнение, что применение проводов типа СИП-2 (с изолированной несущей жилой) обеспечивает большую безопасность и надежность сетей, чем применение проводов типа СИП-1. А некоторые из этих требований хотелось бы прокомментировать.

В частности, требование о применении зажимов с раздельной затяжкой болтов целесообразно по следующим причинам.
1. Зажимы обеспечивают надежный электрический контакт посредством прокалывания изоляции на магистральной жиле и предварительной зачистки жилы на ответвляемом проводе. Зажимы позволяют многократно подсоединять и отсоединять абонентские провода, не снимая зажим с магистрального провода.
2. Допускается производить монтаж зажимов при температуре от –30°С.
3. Зажимы допускают соединение со старыми проводами ввода абонента.
4. Зажимы могут применяться для подсоединения зарядных проводов установок наружного освещения и световой рекламы.
5. Зажимы обеспечивают надежный контакт с заземляющим спуском.
6. Зажимы могут применяться для соединения СИП с кабелем.

В соответствии с новым ГОСТом на СИП срок службы проводов должен быть не менее 40 лет. ГОСТа на линейную арматуру для СИП пока нет, но на сегодняшний день разумно требовать такой же срок службы и для арматуры, тем более, что ведущие фирмы-производители линейной арматуры заявляют именно такой срок ее службы. Однако, когда речь идет о подключении проводов абонентов или другой нагрузки с помощью ответвительных зажимов, монтажники часто сталкиваются с ситуацией, когда к магистрали требуется подключить провода, уже длительное время находящиеся в эксплуатации и выработавшие частично или полностью свой ресурс.

На практике также нередки случаи, когда к СИП подключаются провода, не предназначенные для эксплуатации на открытом воздухе. Поскольку почти все ответвляемые провода изначально не имеют продольной герметизации жилы, то уличная грязь и влага проникают по жиле к месту контактного соединения жилы с контактными пластинами зажимов и создают условия для развития процессов коррозии и ухудшения контакта.

Анализ вышедших из строя прокалывающих зажимов различных фирм и различных конструкций показал, что основной причиной отказа зажимов является нарушение контакта в абонентской части зажима, при этом, как правило, на абонентских проводах обнаруживаются повреждения изоляции. Марку абонентских проводов подчас не удается достоверно определить, поскольку встречаются провода давно снятые с производства, провода зарубежных фирм и также снятые с производства, провода специального назначения, в том числе, военного, провода, сильно изменившие свой внешний вид под воздействием внешних факторов и пр.

Изготовители арматуры, по возможности, должны предоставлять наиболее полную информацию о типах проводов, совместимых и несовместимых с зажимом и информацию о конструктивных особенностях проводов, совместимых и несовместимых с зажимом. Это позволит более правильно оценить на месте возможность присоединения существующих абонентских ответвительных проводов с помощью зажимов конкретного типа.

При переподключении абонентов к ВЛИ было бы правильно проводить замену старых проводов ввода на провода, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52373-2005. В противном случае, мы не можем требовать от зажимов безотказной работы в течение 40 лет.

Если по какой-либо причине при подключении абонентов к СИП замена проводов ввода не производится, то такое подключение целесообразно выполнять с помощью прокалывающих зажимов, допускающих переподключение проводов абонента. В частности, можно использовать зажимы с раздельной затяжкой болтов на магистральной и абонентской части. Эти зажимы не требовательны к типу ответвляемых проводов, поскольку прокалывание изоляции осуществляется только на магистральном проводе, а ответвительный провод предварительно зачищается и присоединяется к болтовой клемме зажима. Зажимы данного типа имеют защитный резиновый корпус.

Зажимы допускают многократное подключение ответвляемых проводов. Применение влагозащищенных зажимов с раздельной затяжкой болтов вместо герметичных дает следующие положительные эффекты: экономятся зажимы, не требуется делать новый прокол изоляции СИП и выполнять ремонт изоляции на месте демонтированного зажима, обеспечивается более надежный контакт на проводах, не отвечающим требованиям ГОСТ Р 52373-2005 или частично выработавших свой ресурс по изоляции.

Следует отметить, что монтаж влагозащищенных зажимов с раздельной затяжкой болтов необходимо производить при обязательном снятии напряжения. Монтаж герметичных прокалывающих зажимов с адаптерами возможен под напряжением.

Требование о необходимости применения в прокалывающих зажимах затягивающих срывных головок из сплава объясняется различиями в эксплуатационных свойствах зажимов со срывными головками из алюминиевого сплава и пластмассы. Основная доля продаваемых на российском рынке зажимов со срывными головками из пластмассы — китайского производства. Приверженцы одной и другой конструкции в течение долгого времени ведут между собой дискуссию о преимуществах предпочитаемого типа зажимов.

Главный аргумент, приводимый в пользу зажимов с пластмассовой срывной головкой, сводится к следующему: для прокалывания изоляции проводов при различных температурах требуются различные прокалывающие усилия. В идеальном варианте температурно-механические свойства материала срывной головки болта зажима должны обеспечивать максимальное усилие затяжки зажима, соответствующее требуемому прокалывающему усилию в широком диапазоне температур.

В общем случае это справедливо. Однако добиться этого соответствия применением пластмассовых срывных головок, практически, невозможно.

По мнению сторонников пластмассовой конструкции для решения проблемы ограничения прокалывающего усилия зажима для различных температур достаточно для изготовления срывной головки взять материал (пластмассу) с температурно-механическими характеристиками аналогичными характеристикам прокалываемой изоляции провода. Однако механические свойства пластмассы, даже для определенной фиксированной температуры, невозможно описать с помощью лишь одной характеристики «сила воздействия — деформация».

Для пластмасс характеристику «сила воздействия — деформация» следует дополнить еще одним параметром — «время воздействия», поскольку для пластмасс характерны еще и такие эффекты, как релаксация внутренних механических напряжений, ползучесть и другие, для которых фактор времени является определяющим. Усилие срыва пластмассовой головки зажима будет зависеть не только от температуры, но и от скорости ее затягивания. При монтаже, однако, скорость затягивания не регламентируется.

Существует еще одно существенное обстоятельство, не позволяющее добиться хорошего качества затяжки зажима с пластмассовыми головками: для пластмассовых изделий очень трудно добиться идентичности физических параметров. Даже для металлических срывных головок разброс разрушающих усилий оказывается весьма существенным, а для пластмассовых, он может быть чрезмерно большим, даже в пределах одной партии зажимов.

Кроме того, для пластмасс характерно весьма быстрое старение. Пролежавшие длительное время на складе зажимы с пластмассовыми головками при монтаже могут по усилию срыва заметно отличаться от новых. Условия хранения, особенно уровень влажности, также могут существенно повлиять на свойства зажимов с пластмассовыми срывными головками.

Есть также еще существенная причина, по которой невозможно принципиально добиться совпадения реальной характеристики затягивающего усилия зажима и требуемой характеристики прокалывающего усилия даже при использовании одного и того же материала, как для изоляции, так и для срывной головки зажима.

Это связано с тем, что материал изоляции и материал срывной головки при затяжке испытывают деформации разных видов.

Изоляция провода при проколе испытывает местную деформацию комбинированного типа, одновременно сочетающую деформации сжатия и растяжения, к тому же с образованием нескольких концентраторов напряжений, материал срывной головки испытывает, преимущественно, деформацию кручения.

Таким образом, применение пластмассовых срывных головок в прокалывающих зажимах, возможно, дает незначительное снижение стоимости зажимов, но никак не позволяет оптимизировать их температурно-механические характеристики, особенно для такого широкого диапазона температур (от — 45°С до +50°С), который  соответствует жестким климатическим условиям России.

Как показала практика, множество факторов, о которых говорилось выше, в конечном итоге, приводят к большому разбросу в характеристиках зажимов и, вследствие этого, к ухудшению качества контактных соединений.

Требование об установке на магистрали стационарных зажимов для присоединения переносного заземления связано с тем, что проектировщики подчас забывают о проблемах эксплуатации, а электромонтеры часто решают вопросы наложения защитного заземления с помощью плашечных зажимов, устанавливая их на жилы СИП с предварительным снятием изоляции и нарушением герметичности провода, что, конечно же, недопустимо.

Рассмотренные технические требования, безусловно, позволят существенно повысить надежность, безопасность и долговечность сетей с СИП.

При выполнении этих требований не следует, однако, забывать и о необходимости организационных решений, в частности, следующих:
• на каждом электросетевом предприятии разработать технологические карты и руководящие документы по монтажу и эксплуатации ВЛИ (ВЛЗ);
• строить линии только на основании рабочих проектов, применяя опоры по альбомам типовых проектов. В случае отклонений от проекта вносить изменения в установленном порядке;
• допускать к строительству и эксплуатации только обученный персонал;
• осуществлять контроль специалистами технических служб за строительством ВЛИ (ВЛЗ) на всех этапах (проектирование, строительно-монтажные работы, сдача и приемка в эксплуатацию);
• осуществлять закупку у официальных дилеров или у производителей линейной арматуры и СИП, чтобы исключить приобретение копий и подделок;
• закупку осуществлять согласно утвержденному техническому заданию и цена не должна являться основным фактором для определения победителя в конкурсе.

Анатолий Овчинников,
заслуженный энергетик России