новые технологии
странах (рис. 1). Такое потребление электроэнергии требовало решения сложных проблем по обеспечению бесперебойного электроснабжения потребителя.
Тридцать лет назад в Скандинавии перед учеными была поставлена задача — разработать новый тип воздушных линий электропередач. В результате работы появилась система с использованием проводов с защитным покровом (рис. 2). В Норвегии и Швеции такой провод на напряжение 6-20 кВ стал известен под маркой BLX, в Финляндии он стандартизован как PAS или как торговая марка Pirelli (ранее Nokia) SAX, а теперь SAX-W. Он отличается от прародителя более широким диапазоном сечений, гидрофобным слоем между жилой и изоляцией. Область применения российских проводов расширена по классу напряжения до 35 кВ за счет увеличения толщины защитного покрова.
кать похожии по характеристикам провод, позиционируя его как СИП-3.
В чем преимущества? Как и для СИП-1 и СИП-2, надежность и эксплуатационная привлекательность СИП-3 складывается из следующих условиИ:
■ провода защищены от схлестывания;
■ на таких проводах практически не образуется гололед;
■ исключено воровство проводов, так как они не подлежат вторичноИ переработке;
■ существенно уменьшены габариты линии и требования к просеке при прокладке и в процессе эксплуатации;
■ простота монтажных работ и уменьшение их сроков;
■ высокая механическая прочность проводов и, соответственно, невозможность их обрыва;
ПРЕИМУЩЕСТВА САМОНЕСУЩИХ ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ 6-35 КВ
Способы защиты воздушных линий от грозовых перенаряжений
На воздушных линиях электропередач распределительных сетеИ 635 кВ в России уже долгое время традиционно применяются неизолированные («голые») провода. В прошлом номере нашего журнала мы начали разговор о самонесущих изолированных проводах (СИП) и рассказали о плюсах и минусах систем СИП-1, СИП-2 и СИП-4 на напряжение 0,4 —1 кВ. Сегодня мы продолжаем тему и рассмотрим защищенные провода СИП-3 на напряжение 6 — 35 кВ.
Разработка — скандинавская, модернизация — российская По статистике самыИ высокиИ уровень потребления электроэнергии на душу населения в Европе — в скандинавских
После внедрения новых технологиИ заметно понизилась авариИность линиИ. Так, например, в Финляндии среднее время отключения воздушных линиИ напряжения 6 — 35 кВ по всеИ территории, включая даже отдаленные северные раИоны, составляет всего 2 часа 15 минут за весь год. Такие линии с защищенными проводами в процессе эксплуатации становятся практически необслуживаемыми и, как следствие, повышается безопасность распределительных се-теИ.
На россиИском рынке провод скан-динавскоИ разработки появился конце 80-х годов прошлого века. С 1997 года «Севкабель» и «Иркутскабель», а чуть позже «Москабельмет» начали выпус-
Рис. 1
■ пожаробезопасность таких линиИ, основанная на исключении КЗ при схлестывании;
■ сравнительно небольшая стоимость линии (примерно на 35 % дороже «голых»). При этом происходит значительное сокращение эксплуатационных расходов (реальное сокращение доходит до 80 %).
Список можно продолжать, но и этого уже достаточно, чтобы обосновать необходимость использования СИП-3.
Технические характеристики СИП-3 — это одножильныИ самонесу-щиИ провод с защитным покровом. Жила выполнена из алюминиевого сплава высокоИ прочности или из сталеалюми-ния.
Изоляция выполнена из силанольно-сшитого полиэтилена. Температурные характеристики такоИ изоляции — 90оС в долговременном режиме, 130оС в режиме длительноИ перегрузки (до 8 часов в сутки) и 250оС в режиме токов короткого замыкания. В изоляцию добавляют около 2% сажи для достижения стоИкости полиэтилена к ультрафиолетовому излучению.
ИзоляционныИ слоИ имеет толщину около 2,5 мм, поэтому такоИ слоИ можно считать только защитным. Несмотря на то, что изоляция и выдерживает 60 кВ на пробоИ, провод необходимо подвешивать пофазно на отдельные изоляторы. При схлестывании проводов или падении на линию, например, дерева, когда провода собираются в пучок, защитныИ покров выдерживает рабочее
44
7-8/ 2003
напряжение и линия может работать достаточно долго.
Свойства провода таковы, что экономия при строительстве достигается не только уменьшением материалоемкости траверс (межфазное расстояние всего 400 мм), но и, что немаловажно, уменьшением габаритов просеки в лесных массивах. Просека требуется в шесть раз меньше, чем для линий с голыми проводами, и ее ширина в 3,5 метра определена лишь необходимостью организации подъезда техники для проведения работ по строительству линии.
Грозовые перенапряжения опасны для СИП Выше мы описывали много положительных свойств этой системы, но было бы неправильно говорить только о плюсах. Необходимо обратить внимание и на то, что не бывает идеальных систем. С появлением защищенных проводов более остро возникла проблема их защиты от грозовых перенапряжений особенно при прямом ударе молнии. При возникновении грозового перенапряжения пробивается воздушный промежуток по поверхности изолятора и горит дуга, питаемая сетью достаточно долго — в сетях среднего напряжения однофазный пробой не регистрируется релейной защитой, и линия не отключается, а дуга горит длительное время, пока подпор мощности сети достаточен для ее горения.
Для «голых» проводов грозовые перенапряжения не так страшны, хотя и их, по большому счету, надо было бы тоже защищать, ведь основание дуги со стороны провода не фиксируется на одном месте, постоянно перемещаясь по проводу. В отличие от голых проводов защищенный провод пробивается в определенных местах, изоляция не дает дуге перемещаться по проводу, и она горит на проводе только в месте пробоя. Под воздействием дуги провод пережигается и обрывается, в итоге провод потерян. Да и длительное протекание тока короткого замыкания также пагубно влияет на защитный покров, разогревая его до температур выше допустимой. Следовательно, такие провода необходимо защищать от грозовых перенапряжений, как наведенных, так и прямых.
СИПнеобходимо защитить Существуют различные способы защиты от грозовых перенапряжений.
Одним из первых появился метод защиты искровым промежутком (рис. 3). Еще одним широко применяемым, но при этом довольно дорогим стал способ с использованием ограничителей перенапряжения (ОПН) (рис. 4).
Трудно сказать что-либо новое об этих методах. Они описаны во многих изданиях и статьях. И все-таки отметим их основные достоинства и недостатки.
Искровой промежуток действительно спасает провод от разрушения, так как дуга горит только между его электродами, но ведь она и не гаснет, пока есть подпор мощности в сети, и дуга горит достаточно долго, перегревая изоляцию провода и разрушая ее. Сопротивление ОПНа становится очень низким при возникновении перенапряжения, то есть токи перегрузки протекают по ОПНу. Когда
новые технопогии М
напряжение падает ниже порогового, сопротивление ОПНа востанавливается и он вновь имеет высокие изоляционные параметры. Система хороша вроде бы со всех сторон (нет необходимости в отключении линии), но как всегда есть «но». ОПН не работает при прямом ударе молнии, он просто разрушается. И в этом случае потеря провода так же неизбежна.
Сегодня применяются и другие методы. Один из них достаточно давно используется в Европе, но мало известен в России — способ перевода пробоя из однофазного в межфазный (рис. 5).
Конструктивно устройство вполне простое (рис. 6). Оно устанавливается на некотором удалении от изолятора (длина вязки спиральной +5 см), причем рог устройства направлен от опоры, но в сторону траверсы. Само устройство имеет прокалывающие изоляцию контактные зубья, которые при монтаже выводят потенциал провода на рог и поверхность провода. С помощью алюминиевой проволоки этот потенциал поддерживается на поверхности провода вплоть до изолятора.
При возникновении грозового перенапряжения пробивается промежуток у изолятора между проводом и траверсой, но дуга горит не на самом проводе, а на той проволоке, которая выводит потенциал на поверхность. Далее дуга перемещается по проволоке в сторону рога, и за счет ионизации воздуха и благодаря относительно небольшому межфазному расстоянию дуга переходит в межфазное состояние.
Преимущества такого метода в том, что пробой становится видимым для релейной защиты, которая отключает линию. Затем либо АПВ, либо оператор восстанавливают сетевое напряжение. К недостаткам можно отнести что в процессе работы устройства линия все-таки отключается, и абонент некоторое время не получает электроэнергию. И все же это одно из немногих эфективных средств защиты линии от грозовых перенапряжений, в том числе и от прямого удара молнии.
Новые «грозозащитные» проекты
Прогресс не стоит на месте. Появляются новые идеи, в том числе и в нашей стране. Интересна петербургская разработка с использованием длинноискровых промежутков. Система новая и пока серийно не производится, но перспективна. Идея проста: заставить пробой протекать по некой поверхности, растягивая разряд на такую большую длину, которая не позволит ему переродится в полноценную дугу. Конструктивно такая защита может выполняться различными способами. Один из них — петля, изготовленная из длинного отрезка изолированной жилы определенной конструкции с высоким уровнем изоляции и установленная на траверсе. Концы жилы закреплены на траверсе и соединены с ней. Средней частью петля приближается к СИП, и в этом месте на поверхность защищенного провода выведен потенциал. Разряд растягивается по поверхности петли от СИП до траверсы, причем длина разряда так велика, что он не перерождается в дугу. Результат — при грозовых перенапряжениях линия не от-
ключается, и абонент всегда получает электроэнергию.
Правда, практически доказать срабатывание подобного метода грозозащиты пока сложно. Нет способов регистрации. Уже несколько лет такая система работает в опытной эксплуатации, и аварий не наблюдалось. Однако остаются сомнения — сработала защита или в линии не было грозовых перенапряжений?
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
7-8/ 2003
45
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.