ВЛ 0,4-10 кВ С СИП И ЗАЩИЩЕННЫМИ ПРОВОДАМИ
20 лет эксплуатации в России

В настоящее время мировая потребность в энергоустановках для децентрализованного энергоснабжения по разным оценкам составляет около 50-100 тыс. единиц в год.
Традиционные газопоршневые, дизельные и газотурбинные установки имеют множество недостатков, главными из которых являются довольно низкий КПД и экологический вред.
В качестве наиболее перспективных энергетических установок для малой энергетики могут быть рассмотрены получающие всё большее распространение в мире установки на основе топливных элементов. О них сегодня рассказывают наши петербургские авторы.

Александр Жулев, главный эксперт Дирекции технического регулирования и экологии ОАО «ФСК ЕЭС», г. Москва

НЕМНОГО ИСТОРИИ

ВЛИ 0,4 кВ

В 1987 году новинку для России – ВЛ с самонесущими изолированными проводами (СИП) предложили две французские компании – Cableries de Lens и Simel (сегодняшние названия – Nexans и Tyco), ими же были подготовлены и проектные решения. Уже в начале 1988 г. две линии – в Геленджике и Калуге общей протяженностью около 2 км были введены в эксплуатацию (рис. 1).
В конце 80-х годов только зарубежные компании предлагали нам системы ВЛ до 1 кВ с применением самонесущих изолированных проводов (ВЛИ). Помимо упомянутых французских, это финские компании Nokia Cables (сегодняшнее название – Prysmian Cables and Systems) и Ensto. Все они и сейчас успешно работают на российском рынке. В первые годы внедрения СИП в России встала задача обеспечения процессов проектирования, сооружения, эксплуатации и технического обслуживания легитимной нормативно-технической документацией (НТД). Отсутствие собственного опыта мы компенсировали всесторонним анализом требований НТД, принятых во Франции и Финляндии.
Уже в начале 90-х появились первые Правила устройства опытнопромышленных ВЛ 0,38 кВ с СИП французского (а затем и финского) производства. Под зарубежные конструкции были разработаны руководства по проектированию опытно-промышленных ВЛИ с проводами Торсада и АМКА, инструкции по их монтажу и эксплуатации.
Появились центры по обучению персонала новым технологиям. Только через центр ОРГРЭС прошли обучение методам монтажа, ремонта и технического обслуживания ВЛИ более 800 инженеров, мастеров, электромонтеров, проектировщиков из 45 регионов России. Работали центры в Краснодаре, Москве, Санкт-Петербурге. Накопленный опыт позволил уже в конце 90-х годов разработать и утвердить Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с СИП (ПУ ВЛИ до 1 кВ), которые действовали до принятия главы 2.4 ПУЭ 7-го изд.
До настоящего времени действуют и такие документы, как «Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами». РД 153-34.3-20.671-97; «Правила приемки в эксплуатацию воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами». РД 153-34.0-20.408-97.
В 2000 г. в фирме ОРГРЭС подготовлен «Сборник методических пособий по подвеске самонесущих изолированных проводов на опорах ВЛИ 0,38 кВ и защищенных проводов на опорах ВЛЗ 6–20 кВ, установке, ремонту и замене элементов арматуры», который и до сих пор может служить хорошим подспорьем для электромонтеров-линейщиков.
За последние годы ведущими поставщиками арматуры и проводов для ВЛИ совместно с «Западсельэнергопроект» и РОСЭП разработана целая серия специальных пособий по проектированию ВЛИ.
Хотелось бы отметить некоторых специалистов, которые внесли большой вклад в становление новых ВЛ в России: А.П. Шийко, руководитель «Западсельэнергопроекта», В.Т. Демченко, главный инженер «Краснодарэлектро», В.И. Шевляков, руководитель «Сельэнергопроекта», Ю.П. Валявский, ГИП «Сельэнергопроекта», С.В. Коробанов, И.Г. Барг, руководители цеха электрических сетей ОРГРЭС.

ВЛЗ 6–35 кВ

Линии с защищенными проводами (ВЛЗ) в России начали внедряться только со второй половины 90-х годов ХХ века. В то время единственными производителями проводов и арматуры были финские компании Nokia Cables и Ensto.
Первые линии были построены в Московской и Ленинградской областях (рис. 2).
Техническая информация о конструкциях ВЛЗ 6–20 кВ, комплектующей арматуре для сооружения и ремонта ВЛЗ была разработана ОРГРЭС уже в 1996 г. В том же году РАО «ЕЭС России» утвердило Технические требования к проводам с защитной оболочкой для ВЛ напряжением 10–20 кВ. Эти документы были основой созданных в 1997 г. «Правил устройства опытно-промышленных воздушных линий электропередачи напряжением 6–20 кВ с проводами SAX», требования которых были впоследствии полностью перенесены в главу 2.5 ПУЭ 7-го изд.
Для осуществления процессов монтажа, ремонта и эксплуатации ВЛЗ ОРГРЭС разработал в 2000 году Методические указания по монтажу ВЛ 6–20 кВ с защищенными проводами, а в 2003 г. – Типовую инструкцию по эксплуатации.
Нельзя не отметить вклад наших проектных организаций (РОСЭП, Западсельэнергопроект) в разработку серии проектных решений в части ВЛИ и ВЛЗ, учитывающих использование арматуры различных компаний-производителей, как зарубежных, так и российских.

ВЛ с подвесными кабелями

Пионером использования на ВЛ среднего класса напряжения подвесных кабелей, скрученных в жгут, был опять же Краснодарский край.
Взамен ВЛ 10 кВ традиционного исполнения, питающей ретранслятор в Геленджике, французские компании предложили проект подвески на опорах ВЛ скрученных вокруг несущего троса трех однофазных кабелей. Кабель, арматура, технология монтажа, расчетные данные для проекта были предоставлены фирмой Alcatel Cables (Франция).
Таким образом в конце 90-х годов появилась первая ВЛ с подвесным кабелем протяженностью более 4,5 км, выполненная на деревянных опорах. В 2001 году в Краснодаре была сооружена двухцепная линия 10 кВ на железобетонных опорах для обеспечения электроснабжения строящегося городского микрорайона. Несколько участков таких линий появились в Подмосковье, Омске и других городах.

Однако препятствием на пути легализации подвесных кабелей до сих пор является отсутствие необходимой НТД (Правил устройства, проектных решений, требований к проводам и арматуре, рекомендаций по монтажу, ремонту и техническому обслуживанию). С сожалением отмечу, что только в начале следующего года можно ожидать первых документов: требований к ВЛ с подвесными кабелями и требований к самим кабелям. Если необходимость в таких линиях действительно реальна, следует объединить усилия РСК и производителей и заказать разработку требующихся документов. Пока не будет Правил устройства, использование подвесных кабелей на ВЛ 10–35 кВ будет незаконным.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Анализ технического состояния РЭС вынуждает раз за разом возвращаться к проблеме надежности ВЛ. В последнее десятилетие ежегодный объем нового строительства, технического перевооружения и реконструкции ВЛ 0,4–10 кВ не превышает 30% от нормативного, который обеспечивал бы необходимый уровень надежности и благоприятную возрастную структуру сетей. В неудовлетворительном и непригодном состоянии находятся в эксплуатации более 125 тыс. км ВЛ 0,4 кВ и 130 тыс. км ВЛ 6–10 кВ. В общем сейчас требуют замены провода в объеме, превышающем 400 тыс. км.
Весь многолетний опыт строительства и эксплуатации ВЛ 0,4–10 кВ, систематически проявлявшиеся недостатки традиционных линий с подвешенными на них неизолированными проводами, необходимость постоянной разработки мероприятий по устранению их органических дефектов и предотвращению аварийных отключений, высокие эксплуатационные расходы подчеркивают преимущества ВЛИ.
Два главных достоинства характеризуют такие линии: они обеспечивают высокую надежность электроснабжения и незначительные затраты на обслуживание.
Очевидные преимущества СИП, технико-экономическая эффективность их применения, особенно в зонах интенсивных и регулярных гололедно-ветровых воздействий, в схемах электроснабжения потребителей, предъявляющих высокие требования к надежности электроснабжения, эстетика сетевых сооружений открывают дальнейшие широкие перспективы применения изолированных проводов. Учитывая высокую эффективность СИП на ВЛ 0,4 кВ, в главе 2.4 ПУЭ изменены требования к применяемым проводам. При проектировании нового строительства и реконструкции линий следует отдавать безусловное предпочтение СИП.

НОВЫЙ ГОСТ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ

• СИП-1 – с применением светостабилизированного термопластичного полиэтилена;
• СИП-2 – с применением светостабилизированного сшитого полиэтилена;
• СИП-4 – так называемые «4-х проводные СИП» – без отдельно выполненной несущей жилы.

• СИП-1 – СИП с неизолированной нулевой несущей жилой;
• СИП-2 – СИП с изолированной нулевой несущей жилой;
• СИП-4 – СИП без несущей жилы малых сечений токопроводящей жилы (не более 25 мм²).

• рост цен на провода, особенно на провода вводов;
• увеличение затрат на процедуру подтверждения соответствия;
• существенное сокращение числа органов по сертификации, способных подтвердить соответствие;
• повышение пожарной опасности из-за отсутствия требования по нераспространению горения (нет необходимости проводить сертификацию на пожарную безопасность);
• необходимость постоянного проведения контрольных испытаний соединительной и ответвительной арматуры, особенно зарубежной, с проводами российских заводов в связи с отсутствием в стандарте требований по ограничению плюсового допуска толщины изолирующего покрытия жил СИП;
• необходимость переработки ряда других стандартов и ТУ, в том числе по арматуре и линейной изоляции.

ОПЫТ И ТРЕБОВАНИЯ

Накопленный опыт сооружения и эксплуатации ВЛ с СИП позволяет определить некоторые основные требования к выбору той или иной системы, включающие в себя технические и экономические критерии подбора СИП, комплектующей арматуры, приспособлений и инструмента, а также учет состояния электрической сети, в составе которой будут функционировать выбранные провода и арматура.
Выбор того или иного конструктивного исполнения СИП начинается в первую очередь с рассмотрения конкретных условий эксплуатации создаваемой ВЛИ: уровень надежности электроснабжения потребителей, качество поставляемой электроэнергии и уровень напряжения наиболее удаленных потребителей. При этом учитываются рекомендации РАО «ЕЭС России», изложенные в письме от 26.06.2000 года № ОБ-5145, проектные решения, разработанные институтом «РОСЭП». Выбор сечений фазных проводов производят по длительно допустимому току, выбранное сечение проверяют по условию нагрева при коротких замыканиях и на термическую стойкость. В соответствии с ПУЭ магистраль ВЛИ следует выполнять фазными проводами одного сечения. СИП, независимо от конструктивного исполнения, могут применяться во всех климатических условиях, в том числе в районах с тяжелыми гололедно-ветровыми воздействиями.
Использование СИП с изолированным или неизолированным нулевым проводом подтверждается как требованиями ПУЭ 7-го изд., так и практическим опытом их применения в каждом конкретном регионе. Вместе с тем считаю более целесообразным использование СИП с изолированным несущим нулевым проводом при монтаже ВЛИ по стенам зданий, в населенной местности с плотной застройкой, при совместной подвеске на опорах ВЛ 6–10 кВ с неизолированными проводами (учитывая стесненные условия прокладки: недостаток габарита, длинные промежуточные пролеты, ограничения максимального усилия в несущем проводе СИП и т.д.). Наличие изолирующего покрытия на нулевом проводе (в соответствии с главой 2.4 ПУЭ 7-го изд.) позволяет не присоединять на каждой опоре элементы крепления несущей арматуры к заземляющему выпуску железобетонных стоек. Важным фактором правильного выбора СИП является наличие полной номенклатуры элементов арматуры, возможность совместного использования с которой подтверждена путем испытаний и проверок, выполненных независимой от изготовителей и аккредитованной испытательной лабораторией. При выборе комплекта арматуры для конкретного типа СИП необходимо учитывать такие характеристики, как удобство монтажа, достаточная механическая прочность арматуры для анкерного и промежуточного крепления несущего нулевого провода на опорах, а также узлов крепления, обеспечение качества электрического контакта, возможность надежной работы арматуры с проводами из различного материала (например, медными и алюминиевыми), влагозащищенность контактного соединения, при необходимости – герметичность контакта, возможность выполнения ремонтноэксплуатационных работ на ВЛИ под напряжением. Следует также иметь ввиду, что установку арматуры на ВЛИ нужно осуществлять с помощью определенного комплекта инструмента и приспособлений, которые могут отличаться в зависимости от конструктивного исполнения арматуры каждого конкретного завода-изготовителя. Одним из факторов, влияющих на качество сооружения ВЛИ и надежность электроснабжения потребителей, является обучение персонала строительно-монтажных и эксплуатационных предприятий новым технологиям. Внедряемые системы ВЛ требуют иного, более высокого уровня культуры строительства и эксплуатации. Иначе могут появиться похожие на приведенные на рис. 3 сооружения.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Целесообразность применения СИП и защищенных проводов в РСК подтверждается и Положением о технической политике в распределительном электросетевом комплексе, утвержденным в 2006 г. совместным распоряжением ОАО РАО «ЕЭС России» и ОАО «ФСК ЕЭС».
Учитывая требования этого документа, следует уделить внимание тому, как в регионах могут подходить к реализации единой технической политики на объектах распредсетей в отдельно взятой распределительной компании. Рассмотрим некоторые особенности.

Тезис 1. Рекомендуется применять защищенные провода при прохождении трассы ВЛ в лесных массивах с ценными и редкими породами деревьев, а также при отсутствии возможности соблюдения габаритных расстояний.

Вместе с тем наибольший эффект от применения защищенных проводов достигается на ВЛ, подверженных большим ветровым и гололедным нагрузкам; где часты схлестывания и пережоги проводов; при осуществлении совместной подвески с проводами ВЛ (ВЛИ) до 1 кВ; при выполнении глубокого ввода напряжения 10 кВ в населенной местности; при сокращении ширины просек в лесных массивах, как это трактуют глава 2.5 ПУЭ и другие НТД.

Тезис 2. При новом строительстве и реконструкции ВЛ-0,4 кВ следует применять провод марки СИП-2 (с изолированной несущей нулевой жилой), изготовленный в соответствии с ГОСТ Р 52373-2005.

Такое решение входит в прямое противоречие с требованиями ПУЭ, пункт 2.4.2 которых дает четкое определение СИП, применяемых на ВЛ: «Самонесущий изолированный провод – скрученные в жгут изолированные жилы, причем несущая жила может быть как изолированной, так и неизолированной». Преимущественное применение изолированной несущей жилы в СИП (кстати, более дорогой) рекомендуется только в районах с высокой агрессивностью внешней среды, а также при прохождении ВЛИ по территориям спортивных сооружений, школ, детских учреждений и т.п.).

Тезис 3. Линейная арматура должна быть сертифицирована в России, соответствовать Европейскому стандарту Cenelec CS, а также иметь заключение от отраслевой испытательной лаборатории, подтверждающее возможность использования с СИП российского производства, выполненными по стандарту ГОСТ Р 52373-2005.

Правильный, на первый взгляд, тезис. Однако он явно ориентирован на зарубежных производителей арматуры. Арматура, используемая с проводами российского производства, не должна по определению соответствовать требованиям Cenelec CS (требования разработаны для проводов зарубежного производства). Для этого есть требования ГОСТ Р 51177 к линейной арматуре. Именно соответствие требованиям этого стандарта должно подтверждаться при сертификации (причем добровольной) испытаниями совместно с проводами, для которых арматура будет использоваться. Требование о дополнительной экспертизе неправомерно (за исключением испытаний при возникновении рекламаций – в соответствии с Законом о техническом регулировании необходимость в них определяет орган по сертификации).
Кстати, арматура всех ведущих зарубежных производителей в России сертифицирована в органах сертификации, вызывающих доверие, именно на соответствие российским стандартам. В сертификатах же указаны марки (типы) проводов, с которыми возможно совместное использование.

Тезис 4. Заявленный срок службы линейной арматуры должен быть не менее 40 лет.

Требование также нашло отражение в Положении о технической политике. Однако его реализация связана с существенной переработкой ряда национальных стандартов и стандартов организаций, созданием новых стандартизованных методик испытаний. Только после этого можно будет требовать от производителей выполнения новых условий.
Из приведенных здесь примеров следует, что единая техническая политика в рапредсетях должна формироваться на основе всестороннего изучения и учета законодательной базы, действующей нормативно-технической и проектной документации, отечественного и зарубежного опыта эксплуатации ВЛИ и ВЛЗ, опыта создания и совершенствования конструкций арматуры для них, критической оценки рынка предлагаемой для ВЛ продукции.
Только таким образом можно реально решать задачи повышения технического уровня и надежности РЭС.
Процесс совершенствования проводов и арматуры не остановился.
Но к новинкам надо относиться очень критически. В качестве примера приведу новые предложения некоторых кабельных заводов по изменению конструкции уплотненной жилы СИП. Вместо рекомендованных ГОСТ Р 52373 семипроволочных жил номинального сечения 16, 35, 50 мм² предлагаются соответственно 4, 6, 8-проволочные жилы. При этом было бы хорошо заранее проверить, как будет вести себя такой провод при совместной работе с несущей арматурой, ответвительными зажимами, имеющими нормированное усилие затяжки болтов. Ведь на такую конструкцию жилы арматура зарубежных и российских компаний не рассчитана. Пока такой информации нет, применение жил с четным числом проволок рекомендовать не следует.