Воздушные линии электропередачи

Когда говорят про воздушные линии электропередачи, многие сразу представляют себе просто алюминиевые провода, натянутые между опорами. Но это поверхностно. На деле, если копнуть, здесь целая наука — от выбора материала жилы и изоляции до расчёта стрелы провеса с учётом гололёдного района. Частая ошибка — считать, что главное это опоры, а кабель можно взять любой, подешевле. Потом удивляются, почему в одном районе линии служат десятилетиями, а в другом уже через пять лет начинаются частые обрывы.

Что на самом деле висит в воздухе

Раньше, в классике, это были голые провода — АС, АСУС. Алюминиевый провод со стальным сердечником. Но сейчас, особенно в новых проектах или при реконструкции в плотной застройке, всё чаще идёт переход на изолированные воздушные кабели. Это уже другая история. Не просто провод, а полноценный кабель, но предназначенный для открытой подвески. У нас в одном из проектов под Тверью как раз ставили вопрос: менять старую линию на АС 120 или переходить на изолированный самонесущий кабель. Считали долго — по первоначальным затратам АС выигрывает, но когда начали считать стоимость эксплуатации, учли частые отключения из-за падения веток и необходимость постоянной расчистки просеки, экономика склонилась в сторону изолированного варианта. Хотя и там не без нюансов.

Вот с изоляцией, кстати, отдельная тема. Не всякая изоляция, которая хороша для подземной прокладки, выдержит постоянное УФ-излучение, перепады температур от -40 до +40 и механические нагрузки от ветра. Видел случаи, когда брали обычный силовой кабель с ПВХ изоляцией и вешали как воздушный. Через пару лет изоляция потрескалась, начала осыпаться. Полная замена линии. Поэтому сейчас для таких задач ищут специальные марки, с устойчивым к погодным условиям полиэтиленом, часто сшитым.

Тут как раз вспоминается продукция одной компании, с которой мы работали — ООО Цзиньчжун Юйсинь Кабель. На их сайте yuxin-kabe.ru в ассортименте как раз указаны воздушные кабели и алюминиевые проводники со стальным сердечником. Это важное сочетание. Потому что не всегда нужен именно кабель — для магистральных ЛЭП большой протяжённости и на больших пролётах часто экономически и технически оправданы именно проводники АСУС. А для ответвлений к потребителям, особенно в условиях сложного рельефа или лесных массивов — уже изолированный кабель. У них в линейке есть и то, и другое, что удобно для комплексного подхода к проекту.

Гололёд, ветер и другие ?сюрпризы?

Расчёт механической прочности — это основа. Но в теории всё гладко. По СНиПам считаешь нагрузку от гололёда для третьего района, плюс ветровое давление. Заказываешь кабель с соответствующим запасом прочности. А на практике, в одном месте образуется постоянная наледь из-за особенностей рельефа и туманов, а в трёх километрах дальше — её почти не бывает. И линия-то одна. Получается, что на одном участке она работает в штатном режиме, а на другом — на пределе. Видел последствия такого подхода ?в среднем по больнице? — опоры, вывернутые ?букетами? после сильного мокрого снегопада.

Поэтому сейчас при проектировании новых воздушных линий электропередачи стараются дробить трассу на участки и для каждого более детально смотреть карты гололёдности, розу ветров. И подбирать тип кабеля или провода, и даже конструкцию опор — под конкретный участок. Это дороже на этапе проектирования, но в разы снижает эксплуатационные риски. Иногда для критичного участка в 500 метров приходится ставить усиленные анкерные опоры и кабель с большим сечением, хотя на всей остальной трассе можно обойтись стандартным решением.

Здесь опять же возвращаюсь к ассортименту. Для таких точечных усиленных решений нужен не просто кабель ?вообще?, а возможность выбрать конкретную марку с чёткими характеристиками. В описании компании ООО Цзиньчжун Юйсинь Кабель, помимо базовых позиций, указаны, например, кабели с низким уровнем дымообразования и нулевым содержанием галогенов (серия WDZ). Это уже для особых случаев — если линия проходит рядом с каким-то объектом, где требования по пожарной безопасности повышенные. Такие детали в спецификации сразу показывают, что производитель думает о разных сценариях применения, а не просто штампует стандартный набор.

Соединения и ответвления — слабое звено

Можно поставить самый надёжный кабель от проверенного поставщика, но если соединения сделаны кое-как, вся линия будет проблемной. Особенно это касается именно воздушных кабелей с изоляцией. С голыми проводами немного проще — там технологии обжима и сварки давно отработаны. А с изолированными кабелями для ВЛ есть нюанс: нужно не только обеспечить электрический контакт, но и герметично восстановить изоляцию, причём так, чтобы она не боялась ни солнца, ни влаги, и при этом сохраняла гибкость в точке соединения.

Был у нас печальный опыт на одной из реконструкций. Кабель был хороший, а комплект для муфт сэкономили, взяли что-то несертифицированное. Через год начали поступать сигналы о срабатывании защит. При обследовании оказалось, что в нескольких соединительных муфтах нарушилась герметичность, попала влага, началась коррозия. Пришлось экстренно менять муфты на всём участке, с отключениями. Урок был таким: кабель и арматура для его монтажа должны быть совместимой системой от производителей, которые гарантируют этот самый ресурс соединения. Или, как минимум, нужно требовать протоколы испытаний именно на совместимость.

В этом контексте, когда видишь в портфеле компании, такой как ООО Цзиньчжун Юйсинь Кабель, кабели серии YDF с предварительно разветвлёнными жилами, это наводит на мысль о комплексном решении для узловых точек. Такие кабели могут упростить монтаж и повысить надёжность именно в местах подключения, снизив количество соединений, сделанных в полевых условиях. Это практичный подход, который рождается именно из опыта эксплуатации, а не из каталога.

Материал жилы: алюминий, сталь, а может быть сплав?

Традиционно для проводов ВЛ — алюминий вокруг стального сердечника. Прочность от стали, проводимость от алюминия. Но технологии не стоят на месте. В том же описании компании мелькает интересная позиция — новые кабели из высокопрочного алюминиевого сплава с добавлением редкоземельных элементов. Звучит, конечно, как что-то из будущего. Но если вникнуть, то это попытка решить старую проблему: как увеличить прочность на разрыв, не теряя в проводимости и не утяжеляя конструкцию радикально.

Пока массово такие решения не применял, но интересно было бы посмотреть на результаты испытаний. Теоретически, если сплав действительно обладает повышенной механической прочностью, это может позволить либо увеличить пролёты между опорами (снизив их количество), либо повысить запас прочности при тех же пролётах. Для районов с суровыми гололёдными условиями это может быть оправдано, даже с учётом вероятно более высокой цены. Вопрос в том, насколько этот прирост прочности стабилен в долгосрочной перспективе, после тысяч циклов раскачки ветром и перепадов температур.

Это тот самый случай, когда появление нового материала заставляет пересматривать привычные подходы к проектированию воздушных линий электропередачи. Не слепо следовать ?как делали всегда?, а считать под конкретные условия. Возможно, для одного километра магистральной ЛЭП в Забайкалье такой сплав окажется самым экономичным решением за весь жизненный цикл, а для ответвления на дачный посёлок в Подмосковье — избыточным.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, возвращаясь к началу. Воздушные линии электропередачи — это далеко не примитивная инженерная система. Это баланс между экономикой, надёжностью и применимостью в конкретных условиях. Выбор между проводом АСУС и изолированным кабелем, между стандартным алюминием и новым сплавом, между универсальным решением и точечным усилением — это и есть ежедневная работа проектировщиков и монтажников.

И наличие на рынке поставщиков с широкой и глубокой линейкой продукции, как у упомянутой компании, это не просто маркетинг. Это инструмент для этой самой работы. Когда можно подобрать не ?что-то похожее?, а именно тот тип кабеля или провода, который оптимально ляжет в расчёты по конкретному участку трассы. Будь то огнестойкий кабель для прохода рядом со складом или тот самый воздушный кабель с повышенной стойкостью к УФ-излучению для открытой южной стороны.

Главное — не забывать, что кабель, даже самый совершенный, это только часть системы. Его ещё нужно правильно смонтировать, рассчитать и эксплуатировать. И тогда эти линии, эти ?воздушные пути? для энергии, будут работать долго и без сюрпризов, став по-настоящему невидимой, но абсолютно критичной частью инфраструктуры.