Przewody napowietrzne izolowane nn a przepisy prawne

Przewody napowietrzne izolowane w Polsce

Przewody napowietrzne izolowane nn zaczęto stosować w USA i Kanadzie w latach pięćdziesiątych XX w. Rozwiązania te dość szybko dotarły również do Europy, gdzie w wielu krajach rozwijały się niezależnie od siebie.

W Polsce przewody napowietrzne izolowane pojawiły się w połowie lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Pierwsze wyprodukowano w Krakowskiej Fabryce Kabli i zawieszono z wykorzystaniem osprzętu francuskiej firmy SICAME. Później stosowano różne zachodnie rozwiązania, zarówno jeśli chodzi o przewody oraz osprzęt, jak i technologie wykonania linii. Na przestrzeni lat ukształtowały się dwa podstawowe systemy izolowanych linii napowietrznych:

• czteroprzewodowy – tzw. samonośny, w którym wszystkie żyły wykonane z twardego aluminium po nałożeniu izolacji skręcane są w wiązki; elementami nośnymi są wszystkie żyły fazowe oraz neutralna, a izolacja może być wykonana z polietylenu termoplastycznego lub usieciowanego;
• podwieszany – w którym żyły fazowe wykonane są z aluminium, natomiast żyła neutralna ze stopu AlMgSi lub z aluminium wzmacnianego stalą; po nałożeniu izolacji z polietylenu termoplastycznego lub usieciowanego żyły fazowe okręcane są wokół izolowanej lub nieizolowanej żyły neutralnej; element nośny stanowi tu pojedyncza żyła neutralna.

W Polsce, po wielu dyskusjach, zdecydowano się na przewody napowietrzne izolowane w systemie samonośnym.

Przewody napowietrzne izolowane w przepisach prawnych

Przewody napowietrzne izolowane w systemie samonośnym zostały zaakceptowane w naszym kraju na początku 1992 r. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Kablowego ENERGOKABEL opracował wtedy Warunki Techniczne nr WT-92/K-396 (obowiązujące od 30.03.1992 r.) „Przewody elektroenergetyczne samonośne o izolacji z polietylenu usieciowanego na napięcie znamionowe 0,6/1 kV”. Zapewne bardzo duży wpływ na ich powstanie miała norma DIN VDE 0274 VDE 0274:1987-02 „Crosslinked polyethylene insulated conductors for overhead transmission lines. Nominal voltage 0.6/1 kV” (opisująca przewody napowietrzne izolowane NFA2X, funkcjonujące za naszą zachodnią granicą do dzisiaj), a także Dokument Harmonizujący HD 626 „Overhead distribution cables of rated voltage U0/U (U): 0,6/1 (1,2) kV” (składający się z części głównej technicznej, do której następnie sukcesywnie dodawane były części krajowe, opracowywane przez poszczególne komitety narodowe krajów – członków CENELEC).

We wspomnianych warunkach technicznych ENERGOKABEL sprecyzowano obowiązujące do dzisiaj nazwy:

• AsXS – przewody napowietrzne izolowane z izolacją z polietylenu usieciowanego,
• AsXSn – przewody napowietrzne izolowane z izolacją z polietylenu usieciowanego odpornego na rozprzestrzenienia płomienia.

Po 30 latach można powiedzieć, że energetyka polska zaakceptowała tylko konstrukcję AsXSn jako przewody dopuszczone do budowy izolowanych linii napowietrznych nn.

Przewody izolowane nn a temperatura pracy i zwarcia

Należy podkreślić, że jedynie w Polsce istnieją wymagania dotyczące badań na rozprzestrzenianie się płomienia podczas próby palenia przewodów izolowanych nn. We wspomnianych WT pojawiły się również dwa parametry, zapożyczone prawdopodobnie z wymagań na kable o izolacji z polietylenu usieciowanego – długotrwała temperatura pracy równa 90°C oraz dopuszczalna temperatura przy zwarciu krótkotrwałym, wynosząca 250°C. Podane wartości są błędne, ale niestety w dalszym ciągu powielane, np. w wymaganiach przetargowych spółek dystrybucyjnych. Analizując wymagania poszczególnych krajów, w których stosowane są przewody izolowane w systemach samonośnych, nigdzie nie występują tak wysokie temperatury pracy i zwarcia. Problemem jest tu sposób montażu przewodów, a właściwie sposób przenoszenia obciążeń mechanicznych. Pomiędzy słupem a żyłami przewodów napowietrznych izolowanych znajdują się, takie elementy jak:

• hak stalowy zamocowany do słupa, o dużej wytrzymałości,
• element stalowy uchwytu odciągowego o dużej wytrzymałości,
• wkładka izolacyjną uchwytu odciągowego wykonana z twardego tworzywa o dużej wytrzymałości,
• izolacja przewodów z polietylenu usieciowanego,
• żyły wykonane z twardego aluminium.

Z powyższych materiałów przenoszących obciążenia mechaniczne, zdecydowanie najsłabszym ogniwem jest polietylen usieciowany stanowiący izolację przewodów. Jest to również jedyny materiał, który istotnie zmniejsza swoją wytrzymałość wraz ze wzrostem temperatury. W latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, w laboratorium Wydziału Metali Nieżelaznych Akademii Górniczo-Hutniczej, przeprowadzono badania wytrzymałościowe polegające na zrywaniu całej wiązki przewodów AsXSn w różnych temperaturach. W temperaturze 90°C, siła przy której przewód tracił swoje własności izolacyjne (cały przewód nie ulegał zerwaniu, przerwaniu i ściągnięciu w pobliżu uchwytu odciągowego ulegała jedynie izolacja) drastycznie spadała. Przykładowe wyniki badań, dzięki uprzejmości WMN AGH zaprezentowano poniżej.

Przykład dotyczy wiązki przewodu AsXSn 4×35. Minimalna obliczeniowa siła zrywająca taki przewód wynosi 22,4 kN. Przy temperaturze 20°C układ przewód-uchwyt odciągowy pracował prawidłowo do ok. 20 kN, a przy 90°C – tylko do ok. 9 kN. Mając to na uwadze, przyjmowanie dopuszczalnej temperatury pracy przewodów napowietrznych izolowanych na poziomie 90°C jest dużym błędem, powinno to być maksymalnie 80°C.

Przewody napowietrzne izolowane – wymagania obecne

Przewody napowietrzne izolowane polietylenem usieciowanym, w systemie samonośnym, pojawiły się na polskim rynku już w 1992 r. Produkowano je w oparciu o WT 92/K 396. Z czasem, każdy z polskich producentów opracował na bazie WT własne Normy Zakładowe i produkował przewody napowietrzne izolowane zgodnie z własnymi wymaganiami. Warunki techniczne nie były niestety zbyt precyzyjne i dlatego konstrukcje przewodów z różnych przedsiębiorstw różniły się między sobą, np. kierunkiem skrętu drutów w żyłach czy skrętu całej wiązki.

Pierwszą próbę opracowania normy PN, która miała ujednolicić konstrukcję i wymagania podjęto w 2000 r., dzięki inicjatywie firmy ENERGOPOMIAR. W pracach uczestniczyli przedstawiciele największych polskich producentów przewodów. Projekt dokumentu został opracowany i przekazany do PKN, jednak nie doczekał się publikacji. Następną próbę przygotowania normy, w formie polskiego załącznika do PN-HD 626, podjęto dopiero w 2019 r. Jej projekt przekazano do CENELEC i miejmy nadzieję, że przy najbliższej aktualizacji HD 626 znormalizowane wymagania na przewody napowietrzne izolowane AsXSn w końcu zostaną opublikowane.