САМОНЕСУЩАЯ СИСТЕМА ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РЫНКА АРМАТУРЫ

В предыдущем материале Евгений Лютик рассказал об относительно новой для России системе самонесущих изолированных проводов - четырехпроводной, в которой отсутствует несущий нулевой провод, и привел свои аргументы за более активное использование такой системы в России. Тему продолжает Валерий Юрьевич Староверов, который активно занимается изучением опыта использования СИП на предприятиях электроэнергетики, занимающихся монтажом и эксплуатацией воздушных линий электропередачи. В подготовленном им материале не обсуждаются достоинства и недостатки системы СИП без несущего нулевого провода, а делается анализ особенностей существующей на российском рынке арматуры, применяемой для монтажа СИП с конструкцией без несущего провода.

Валерий Староверов, генеральный директор ЗАО НИЦ «Старинфо», г. Королев

Прежде чем приступить к рассмотрению арматуры, остановимся на самих проводах, которые подвешиваются на ВЛ с помощью этой арматуры.
Если обратить внимание на терминологию, которую применяют производители СИП и арматуры для нее (АСИП), то можно обнаружить разные названия конструкции СИП без несущего провода. Наряду с удачными вариантами (например, у «Севкабеля»: «система изолированных проводов без несущего элемента»), в официальных каталогах встречаются формулировки, которые, на мой взгляд, неточно отображают суть данной конструкции СИП. Так, компания Ensto использует термин «четырехпроводная система СИП». Вариант спорный, так как:

• такое название подходит для всех вариантов СИП с несущим элементом, имеющих 4 провода;
• номенклатура СИП данной системы, предлагаемая рынком, кроме четырехпроводной, включает двух-, трех-, пяти-, шести- и семипроводные конструкции;
• наряду с зажимами для четырех проводов, Ensto предлагает и зажимы для двух проводов без несущего элемента.

Производители и характеристики проводов ССИП

Кроме указанных в табл. 1, имеется ряд трехпроводных самонесущих систем изолированных проводов, выпускаемых заводом «Севкабель» (с обозначениями СИП-4, СИПс-4, СИПн-4): 3х25, 3х35, 3х50, 3х70, 3х95 и 3х120 мм².
Основные характеристики ССИП, присутствующих на российском рынке, показаны в табл. 2.
Приведенные характеристики позволят в дальнейшем оценить применимость отдельных типов и элементов АСИП, предлагаемой производителями и рассматриваемой ниже.

Требования к арматуре

• обеспечивать стойкость, герметичность и изолированность ВЛИ от внешних факторов. Отсюда следует, что детали зажимов, контактирующие с оболочкой проводов СИП, должны быть изготовлены из изоляционного материала высокой прочности, стойкого к солнечной радиации, перепадам температур и воздействию влаги, а металлические детали должны быть стойкими к коррозии.
  В прокалывающих ответвительных зажимах должна быть предусмотрена долговременная защита от проникновения влаги к металлическим элементам, контактирующим с жилами ССИП;
• обеспечивать оптимальную механическую прочность узла крепления ССИП к опорной поверхности, чтобы при расчетной рабочей нагрузке и при небольших механических перегрузках арматура надежно удерживала провода. В то же время арматура и узлы крепления должны быть выполнены так, чтобы при чрезмерных перегрузках произошло разрушение элементов арматуры или узлов крепления, а не самих проводов или опор;
• быть удобной и технологичной при монтаже ВЛИ;
• распределять равномерно на все жилы ССИП всю механическую нагрузку, возникающую в отдельных точках подвески ССИП или на участках в пролете;
• соответствовать существующим типоразмерам и сечениям проводов ССИП.

Российский рынок арматуры

• зажимы для анкерного и углового крепления;
• зажимы прокалывающие для ответвлений;
• зажимы для промежуточного крепления;
• элементы для крепления зажимов к опорам;
• элементы для прокладки вдоль фасадов зданий.

Зажимы для анкерного и углового крепления

• пластиковые клинья, которые непосредственно зажимают провода и контактируют с их изоляцией;
• корпус анкерного зажима для магистральных проводов из двух металлических пластин, которые сжимают клинья под действием стягивающих болтов. Для проводов ответвлений 16–25 мм² корпус может быть выполнен из полиамида (Niled, Sicame и Simel) либо из алюминиевого сплава (Ensto);
• петля для крепления анкерного зажима к крюку на опоре.

Характеристики

• для четырехпроводных ССИП у всех производителей имеется набор АЗ для проводов сечением от 16 до 95 мм²;
• для модификации ССИП 4х120 мм² АЗ отсутствует только у Niled;
• для двухпроводных ССИП у Sicame и у Ensto есть специальные модификации АЗ, в то время как у Simel АЗ являются универсальными и их рекомендуется использовать как для четырех-, так и для двухпроводной ССИП. У Niled, согласно справочным данным, АЗ применимы только для четырехпроводных ССИП;
• не считая того, что у Ensto нет АЗ для типоисполнения 2х70, у всех производителей есть АЗ для исполнений от 2х16 до 2х95;
• для исполнения 2х120 мм² АЗ имеется только у Simel.

Для трехпроводных ССИП (равного сечения) отдельных модификаций АЗ не существует, поэтому вполне допустимо в анкерных узлах крепить жгут из трех проводов за два провода, пропуская третий провод рядом с анкерным зажимом. Подобным образом производители арматуры рекомендуют поступать при монтаже СИП, имеющих дополнительные провода для освещения.
Заклинивать три провода в АЗ представляется недопустимым, поскольку из-за наличия одного сектора заклинивания, не занятого проводом (при трех занятых), векторы встречных сил, действующих на провод, не будут совпадать с общей осью, что может привести к некачественной заделке проводов в зажиме. Очевидно, что для этого случая могут применяться только те АЗ, которые применимы для двухпроводных ССИП, т.е. специальные зажимы Ensto и Sicame и универсальные АЗ Simel. У Niled для этих целей можно использовать только АЗ для ответвлений, т.е. для сечений 16–35 мм². В то же время для типоразмера 3х120 мм² применим лишь зажим от Simel – РА4120.
В случае закрепления двух проводов в трехпроводных ССИП, эти два провода несут всю механическую нагрузку вместо трех, поэтому этот фактор необходимо учитывать при проектировании ВЛИ с подобной системой.
Анализ прочностных характеристик АЗ показывает, что изготовители заложили в своих разработках прочностные возможности в широком диапазоне. Так, у Sicame разрушающая нагрузка для АЗ магистрали находится в пределах от 15 до 60 кН, у Simel – от 12,5 до 60 кН, у Ensto – от 4 до 45 кН, по АЗ Niled, к сожалению, эти данные отсутствуют. Для АЗ ответвлений разрушающая нагрузка заметно ниже: у Niled – 2 кН, у Sicame – 5 и 10 кН, у Simel – 3 кН, у Ensto – от 4 до 20 кН.
Отметим такое достоинство магистральных АЗ Sicame, Simel и Ensto, как саморасхождение клиньев зажима перед установкой проводов ССИП в зажим за счет скрытых встроенных пружин, что создает определенное удобство при монтаже ВЛИ.
Обратим внимание на весовые характеристики АЗ, отметив, что Sicame предпочитает не афишировать весовые характеристики своей арматуры, что затрудняет сравнительный анализ. По этому показателю следует отметить некоторые АЗ, где разработчики используют для облегчения веса зажима усложненные наборы полиамидных клиньев и иногда для корпуса – алюминиевый сплав. При этом, имея меньший вес, они не уступают, а зачастую и превосходят аналоги других производителей по прочности. Так, имея самый малый вес среди АЗ ответвлений, зажим SO 158.1 при весе в 85 г имеет предельную прочность 8,75 кН, в то время как его аналоги DN123 и PA 25x100 имеют соответственно 110 г – 2 кН и 130 г – 3 кН.

Удобство при монтаже

Зачастую магистральные АЗ требуют при монтаже наличия гаечных ключей для затяжки болтов. Это свойство присуще и АЗ ответвлений Ensto, и некоторым АЗ Sicame (серия GUK) и Simel (РА 4120 и серия HEL), что создает неудобства во время монтажа.
В то же время есть зажимы, не имеющие болтов и не требующие ключей при монтаже. Это зажимы DN123 и PA 25x100, при монтаже которых происходит самозаклинивание проводов в зажиме за счет силы их натяжения. Причем практика показывает, что конструкция DN123 уступает конструкции PA 25x100: при одинаковых манипуляциях во время монтажа в первом зажиме нередко наблюдается проскальзывание проводов, поэтому монтажнику приходится «дозаклинивать» провода, прилагая дополнительные физические усилия. Объяснить этот факт можно заметно большим углом скоса клиньев DN123, что обусловлено стремлением конструкторов Niled охватить одним зажимом широкий диапазон сечений проводов – от 6 до 35 мм².

Качество заделки проводов Практика показывает, что немаловажным является соотношение сечения монтируемого провода (жилы) и диапазона сечений, который заявлен производителем для данного АЗ. На рис. 1 условно показано качество заделки проводов трех сечений: среднее (а), а также минимальное (б) и максимальное (в), заявленные производителем для АЗ с фиксированным радиусом углубления в клиньях. Как видно, площадь соприкосновения поверхности оболочки провода ССИП с внутренней поверхностью углубления клиньев в первом случае – максимальна, в то время как в двух других случаях она заметно меньше. Чтобы несколько снизить влияние этого фактора, разработчики покрывают внутреннюю поверхность углублений клиньев шипами в несколько рядов. Этот прием улучшает качество заделки провода, но всё же проектировщикам ВЛИ необходимо учитывать влияние этого фактора. С учетом вышеизложенного отметим, что АЗ с широким заявленным диапазоном сечений нужно применять осмотрительно, избегая монтажа ими проводов с сечениями, близкими к крайним. К таким АЗ можно отнести DN123, PAC35, HEL-5505, SO 157.1, SO 158.1, SO 234, SO 118.1202. В то же время удачно найдены решения у PA4120, SO 166.295, SO 34.250. Ответвительные зажимы с прокалыванием изоляции Для выполнения ответвлений от магистральных проводов ССИП применяются ответвительные зажимы с прокалыванием изоляции (ОЗПИ). Анализ прокалывающих зажимов рассматриваемых производителей показывает, что они являются универсальными для всех систем СИП, поскольку спроектированы для монтажа как на фазных проводах СИП всех систем, так и на нейтральных проводах. Полная номенклатура ОЗПИ у всех производителей довольно широкая, поэтому обстоятельный анализ модификаций и их характеристик требует отдельной статьи. Здесь же мы ограничимся обобщенными замечаниями о применимости ОЗПИ четырех производителей для ССИП. На российском рынке представлены ОЗПИ двух поколений. Более раннее представляет собой группу так называемых «влагозащищенных» прокалывающих зажимов, конструкция которых не обеспечивает полной герметичности контактных элементов ОЗПИ. Другая группа ОЗПИ отличается конструкцией с полной герметизацией соединения. Такие зажимы проходят испытания на электрическую прочность в воде под напряжением 6 кВ. По первой группе ОЗПИ можно отметить, что у всех производителей есть зажимы для подключения к магистрали сечений от 16 до 120 мм2, кроме Sicame, где наибольшее сечение ограничено значением 95 мм2. По проводу ответвления только у Ensto зажимы обеспечивают подключение до сечения 120 мм2. У Simel – до 95 мм2, у Niled – до 54,6 мм2, у Sicame – до 35 мм2 . По второй группе ОЗПИ у всех производителей имеются зажимы, перекрывающие все сечения и по магистрали – от 16 до 120 мм2, и по ответвлению – от 1,5 до 120 мм2. Все четыре производителя применяют в своих прокалывающих зажимах срывные головки в болтовых соединениях зажимов, что позволяет нормировать усилие затяжки болтов при монтаже без применения динамометрических ключей.

Рис. 1. Качество заделки проводов ССИП a) Углубления оптимальны б) С малым радиусом в) С большим радиусом