Новые конструкции проводов СИП-3 и СИП-2 

В статье рассмотрены новые конструкции проводов СИП-3 и СИП-2, а также особенности их выбора и применения предприятиями электрических сетей с расчетом их эксплуатационной эффективности. Пластически деформированные изолированные проводники обладают преимуществами по сравнению с СИП классических конструкций, это и снижение вибрационных нагрузок, и большая жесткость на кручение и более высокая механическая прочность, а также меньшее относительное удлинение при эксплуатации. Пластически деформированные изолированные проводники обладают значительно более высокими значениями допустимого тока, который определяется с учетом высоких температур в регионе применения.

Фокин В.А., генеральный директор ООО «Метсбытсервис»
Курьянов В.Н., к.т.н., генеральный директор ООО «Техприспро»
Гуревич Л.М., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и композиционные материалы» ФГБОУ ВО «ВолГТУ»

Предлагаемые новые конструкции проводов СИП-3 и СИП-2 являются развитием технологии радиального пластического деформирования проводящих и несущих слоев для проводов ВЛ и тросов, успешно применяемой ООО «Метсбытсервис» уже в течение 15 лет для производства целой серии продуктов. В процессе испытаний в целом ряде научных и отраслевых центров России и Германии [1], а также при серийной эксплуатации было практически доказано, что данная технология позволяет улучшить сразу несколько характеристик: повысить точность изготовления прядей по диаметру, уплотнить свивку, устранить возможную неравномерность натяжения проволок, сформировать полосовой контакт между проволоками, нейтрализовать свивочные напряжения, обеспечить равномерное распределение нагрузки между составными элементами и снижение габаритов провода [2].

В сравнении с традиционными способами компактирования, например изготовлением фасонных профилей проводящих и силовых проволок, метод радиального пластического обжатия более технологичен и имеет более низкую себестоимость.

В рамках модернизации питающих сетей 6 кВ СНТ «Измайлово» городского округа Егорьевск специалисты филиала ПАО «Россети Московский регион» — Восточные электрические сети впервые применили инновационный самонесущий изолированный провод марки СИП-3-АНВП (алюминиевый нетермообработанный высокопрочный).

В ходе реконструкции ВЛ неизолированный провод марки А-70 заменен на изолированный провод СИП-3-АНВП 68/8, а старые деревянные опоры — на новые железобетонные. Провод успешно применяется и на объектах ПАО «Полюс» [3].

Провод СИП-3-АНВП применен в рамках пилотного апробирования технических решений победителей Международного конкурса инновационных проектов и разработок в сфере электроэнергетики «Энергопрорыв-2021», организованного ПАО «Россети» совместно с Фондом «Сколково». Производитель провода СИП-3-АНВП — отечественный разработчик решений в области повышения надежности линий электропередачи ООО «Метсбытсервис». Таким образом, использование СИП-3-АНПВ отвечает курсу на приоритетное использование российских материалов.

Сплав и конструкция провода СИП-3-АНВП обеспечивают большую механическую прочность без роста электрического сопротивления. Его применение расширяет возможности строительства и реконструкции ВЛ, снижает аэродинамическую и вибрационную нагрузки.

В сравнении с традиционным проводом СИП-3-АНВП обеспечивает повышение прочности на 8%, снижение нагрузки на опоры за счет меньшего веса, снижение потерь и повышение качества электроэнергии за счет уменьшения сопротивления провода на 14%.

С учетом подтверждения заявленных преимуществ в ходе пилотной эксплуатации, за счет повышенной прочности возможно увеличение длины пролета ВЛ на 15% без увеличения нагрузки на опоры (по сравнению с традиционным СИП-3 по ГОСТ 319462012). Это позволит сократить капитальные затраты при строительстве и эксплуатации линий электропередачи.

СИП-3 АНВП в качестве альтернативы СИП-3-50 и СИП-3-70 по ГОСТ 31946–2012 различных конструкций применяются на воздушных линиях электропередачи с номинальным напряжением 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ и 20 кВ. Провода предназначены для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях в атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания сернистого газа не более 150 мг/м³×сут. (1,5 мг/м³)  на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом, кроме макроклиматических районов с сухим (ТС) и влажным тропическим (ТВ) климатом.

ВАРИАНТЫ КОНСТРУКЦИЙ ПРОВОДА АНВП, В ИСПОЛНЕНИИ СИП-3 (С ПОКРЫТИЕМ)

Сравнительный анализ применения СИП-3-АНВП и СИП-3 по ГОСТ 31946–2012 на примере модификации провода АНВП 164,4 6201 Т4 при электрификации объектов ПАО «Полюс» (увеличение пропускной способности в стандартных пролетах СИП-3-1×150) приведен в таблице 1.

Реализуемые эффекты:

1. значительное улучшение параметров относительно СИП-3 по ГОСТ 31946–2012 того же сечения;
2. рост величины длительно допустимого тока I_{дл доп} и снижение сопротивления при минимуме изменений других параметров в сравнении с проектным СИП-3-1×150 по ГОСТ 31946-2012;
3. отсутствие необходимости пересмотра пролетов, так как вес меньше, разница в тяжении несущественна относительно СИП-3(7)-1×150 и 1×180 по ГОСТ 31946-2012;
4. возможность замены СИП-3 по ГОСТ 31946-2012 большего сечения при минимуме изменений параметров (в сравнении с проектным).

Базовыми проводниками для производства СИП-3 являются провода АНВП и АСВП. Соответственно, номенклатура СИП-3 крайне широкая и полностью соответствует базовым изделиям.

В представляемых конструкциях СИП-2-АНВП за счет использования указанной технологии и новых материалов удалось по сравнению с традиционными конструкциями СИП-2 по ГОСТ 31946–2012 снизить электрическое сопротивление проводов при той же или более высокой максимальной прочности на разрыв (МПР) (варианты 1, 2, 3 сечением 3×50 и вариант сечением 3×70 представлены в таблице 2 и на диаграммах рисунков 2 и 3). В рассматриваемых примерах стоимость предлагаемых изделий сохраняется на уровне базовых конструкций СИП-2 по ГОСТ 319462012.

В качестве альтернативы кабелей AHXAMK-WM (в варианте прокладки по воздуху), также при чуть большей МПР в несущей жиле, удалось получить большую электрическую проводимость за счет увеличения проводящих сечений в жилах из обычного или высокопрочного алюминия. Для получения приблизительно одинаковой прочности во всех предлагаемых нами вариантах конструкций CИП-2 (сечениями 50 мм² и 70 мм²) использована несущая жила повышенной прочности (за счет сплава и конструкции), что позволило использовать чистый алюминий в токоведущих жилах.

Инновационные конструкции (вне зависимости от вариантов) превосходят по электромеханическим характеристикам аналогичные изделия по ГОСТ 31946-2012, а также обеспечивают эффективное импортозамещение. Конструкции провода СИП-2-АНВП и СИП-3-АНВП для ВЛ, имеет высокую стойкость к миграции воды по токопроводящей жиле и повышенный ресурс работы с большей пропускной способностью без изменения диаметра и без значительного удорожания.

Предлагаемые нами различные варианты проводников СИП-2 расширяют возможности проектирования и эксплуатации сетей (таблица 2, рисунки 2 и 3).

1. Вариант с минимальным электрическим сопротивлением обеспечивает желаемое качество электроэнергии для удаленных потребителей и снижение потерь электроэнергии.
2. Вариант с повышенной механической прочностью, помимо улучшения электротехнических характеристик относительно ГОСТ 31946–2012, обеспечивает возможность увеличения пролетов, а также большую надежность работы в сложных климатических условиях.

Наши СИП-2 допускают прокладку под путепроводами и иными препятствиями в специальных трубах, используемых для аналогичных изделий. Проекты ООО «Метсбытсервис» по инновационным проводам стали победителями конкурсов Энергопрорыв в 2021 и 2023 годах.

Несмотря на значительно большую разрывную нагрузку несущей (нулевой) жилы относительно изделий по ГОСТ 31946-2012, для нее может быть использована также стандартная арматура (рисунок 4), обеспечивающая заявленные характеристики.

ВЫВОДЫ

Использование рассмотренных проводников СИП расширяет возможности проектирования и эксплуатации сетей, обеспечивает снижение потерь электроэнергии, резерв пропускной способности, повышение качества электроэнергии (особенно для удаленных потребителей), позволяет значительно повысить надежность при воздействии широкого диапазона климатических нагрузок и снизить общие капитальные затраты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Kuryanov V., Gurevich L., Timashova L., Fokin V. Plastically compacted steel — aluminium wires for new overhead lines. CIGRE Session 2022. B2 — Overhead Lines, PS 1 / Challenges & New solutions in design and construction of new ohl.
2. Курьянов В.Н., Гуревич Л.М., Тимашева Л.В., Фокин В.А. Исследование сталеалюминиевых пластически уплотненных проводов для ВЛ // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение, 2020, №  6(63). С. 80–83.
3. Фокин В.А., Тимашова Л.В., Мерзляков А.С., Гуревич Л.М., Курьянов В.Н., Назаров И.А. Эффективность внедрения отечественных инновационных высокопрочных и высокотемпературных сталеалюминевых проводников // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение, 2019, № 2(53). С. 48–54.