Основными элементами ВЛ являются: опоры, провода, изоляторы, линейная арматура, грозозащитные тросы.
Для ВЛ используются металлические, железобетонные и деревянные опоры.
Для изготовления металлических опор применяют углеродистую и низколегированную стали. Для защиты от коррозии опоры оцинковывают или покрывают антикоррозийными лаками и красками. Такие опоры устанавливаются на ВЛ напряжением 35, 110, 220, 330 и 500 кВ (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Двухцепная ВЛ-35 на металлических опорах
Железобетонные опоры из центрифугированного бетона кольцеобразного сечения применяют для линий напряжением 35, 110, 220 кВ. Железобетонные опоры из вибробетона прямоугольного или квадратного сечения применяют для линий напряжением 0,4, 6, 10 кВ (рис. 3.2).
Для деревянных опор используется лиственница зимней рубки, сосна, ель, пихта. Деревянные опоры с железобетонными приставками применяют для ВЛ 0,4, 6, 10, 35 и 110 кВ. Для защиты от гниения деревянные опоры пропитывают антисептиком, что увеличивает срок службы древесины в 3 раза.
Рис. 3.2. Сечения железобетонных опор:
а – центрифугированные; б – из вибробетона
По назначению опоры делятся на промежуточные (рис. 3.3) и анкерные (рис. 3.4). Промежуточные опоры устанавливают на прямых участках трассы и предназначены только для поддержания проводов на изоляторах. Они не воспринимают усилий вдоль воздушной линии. Анкерные опоры рассчитаны на одностороннее тяжение проводов в пролетах. Анкерные опоры устанавливают через каждые 3-5 км ВЛ. Если не устанавливать анкерные опоры, то в случае обрыва проводов в пролете все промежуточные опоры начнут падение друг за другом и вся ВЛ на несколько километров упадет. При наличии анкерной опоры падение опор на ней прекратится.
Рис. 3.3. Деревянные промежуточные опоры:
а – для линий 6, 10 кВ; б – для линий 35, 110 кВ; 1 – стойки; 2 – приставка (пасынок); 3 – бандаж; 4 – траверсы
Рис. 3.4. Анкерные опоры:
а – для ВЛ 35, 110 кВ; б – для ВЛ 6, 10 кВ
На анкерных опорах провода закрепляют жестко. Угловые опоры устанавливают в точках изменения направления ВЛ. При незначительных углах поворота (до 20°) эти опоры могут изготавливаться как промежуточные, при углах поворота от 20° до 90° их выполняют по типу анкерных опор. Концевые опоры устанавливают в конце линии перед подстанциями или вводами.
В линиях напряжением 6, 10, 35 кВ концевые и угловые опоры выполняются А-образными или АП-образными.
Воздушные линии могут быть одноцепные и двухцепные. Одноцепная ВЛ содержит на опоре одну цепь из трех проводов трехфазной сети, а двухцепная содержит две цепи.
Рис. 3.5. Транспозиция проводов ВЛ 110, 220 кВ:
1 , 2 – транспозиционные опоры
Транспозиционные анкерные опоры с дополнительными изоляторами осуществляют транспозицию проводов (рис. 3.5) на ВЛ напряжением 110, 220 кВ и выше. Транспозиция проводов необходима для выравнивания индуктивностей и емкостей и падения напряжения во всех фазах ВЛ при длине более 100 км таким образом, чтобы на одной трети длины каждая фаза занимала среднее положение.
Характеристики пролета ВЛ
Основные характеристики пролета: длина, габарит, стрела провеса (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Характеристика пролета ВЛ:
а – при одинаковом уровне подвеса проводов; б – при разных уровнях;
– длина пролета; – габарит; – стрела провеса; – высота опоры
Длина пролета – расстояние между опорами; габарит – наименьшее расстояние от нижней точки провода до земли (воды, сооружения). Стрела провеса – расстояние от нижней точки провода до прямой, соединяющей точки подвеса. Зимой стрела провеса уменьшается, летом увеличивается.
Размеры ВЛ зависят от номинального напряжения (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Размеры элементов конструкции ВЛ разных напряжений
Требования ПУЭ при сооружении ВЛ
Требования ПУЭ к ВЛ изложены на семидесяти шести страницах. Ниже приведены для примера только некоторые из них.
1. Наименьшие расстояния от проводов до земли (габарит) для ВЛ различных напряжений (табл. 3.2).
Таблица 3.2
*К населенной местности относятся города, поселки, дачные поселения, к ненаселенной – поля, пашни и т.п.
2. Нельзя строить ВЛ над стадионом, школой, детским садом, рынком.
3. Сечение проводов для ВЛ 6, 10 кВ марки АС необходимо принимать не менее 50 мм 2 .
4. В населенной местности для ВЛ 6, 10 кВ должна быть двойная привязка проводов к изоляторам.
Если при строительстве ВЛ будут допущены нарушения требований ПУЭ, то инспектор Ростехнадзора не даст разрешение на эксплуатацию данной ВЛ и потребует устранить нарушения.
Провода для воздушных линий электропередач
Для воздушных линий (ВЛ) электропередач используют голые многопроволочные алюминиевые (А) и сталеалюминевые (АС) провода. Например, провод А-50 содержит 7 алюминиевых проволок диаметром по 3 мм каждая. Площадь поперечного сечения одной проволоки мм 2 . суммарная площадь семи проволок мм 2 .
Расшифровка провода А-50: А – алюминиевый, 50 – площадь поперечного сечения провода, мм 2 . Провод А-50 выдерживает на разрыв силу кгс, масса 1 км составляет кг, сопротивление 1 км Ом. Провода марки А изготавливаются сечением от 16 до 800 мм 2 . Технические данные этих проводов представлены в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Технические данные голых алюминиевых проводов марки А
| Номинальное сечение, мм 2 | Диаметр провода, мм | Сопротивление 1 км при 20°С, Ом , Ом/км | Число и диаметр проволок, мм | Разрывное усилие, кгс | Масса 1 км, кг |
| 5,1 | 1,8 | 7х1,70 | |||
| 6,4 | 1,15 | 7х2,13 | |||
| 7,5 | 0,84 | 7х2,50 | |||
| 9,0 | 0,58 | 7х3,00 | |||
| 10,7 | 0,41 | 7х3,55 | |||
| 12,3 | 0,31 | 7х4,10 | |||
| 14,0 | 0,25 | 19х2,80 | |||
| 15,8 | 0,19 | 19х3,15 | |||
| 17,8 | 0,16 | 19х3,50 | |||
| 20,0 | 0,12 | 19х4,00 | |||
| 22,1 | 0,1 | 37х3,15 |
Провод АС-50/8 алюминиевый со стальным сердечником содержит 6 алюминиевых проволок диаметром по 3,2 мм и одну стальную проволоку диаметром 3,2 мм. Площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки мм 2 . Суммарная площадь шести алюминиевых проволок мм 2 .
Площадь стальной проволоки мм 2 .
Расшифровка провода АС-50/8: А – алюминиевый, С – стальной, 50 – суммарная площадь поперечного сечения алюминиевых проволок, мм 2 , 8 – площадь сечения стального сердечника, мм 2 .
Провод АС-50/8 выдерживает на разрыв кгс, масса 1 км кг, сопротивление 1 км Ом. Провода марки АС изготавливаются сечением от 10 до 1000 мм 2 . Технические данные этих проводов представлены в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Технические данные голых сталеалюминевых проводов марки АС
| Номинальное сечение, (алюминий/ сталь), мм 2 | Диаметр провода, мм | Сопротивление 1 км при 20°С, Ом , Ом/км | Количество и диаметр проволок, мм | Разрывное усилие, кгс | Масса 1 км, кг | |
| алюминиевых | стальных | |||||
| 10/1,8 | 4,5 | 6х1,50 | 1х1,50 | 42,7 | ||
| 16/2,7 | 5,6 | 1,78 | 6х1,85 | 1х1,85 | ||
| 25/4,2 | 6,9 | 1,15 | 6х2,30 | 1х2,30 | ||
| 35/6,2 | 8,4 | 0,78 | 6х2,80 | 1х2,80 | ||
| 50/8 | 9,6 | 0,6 | 6х3,20 | 1х3,20 | ||
| 70/11 | 11,4 | 0,42 | 6х3,80 | 1х3,80 | ||
| 70/72 | 15,4 | 0,42 | 18х2,20 | 19х2,20 | ||
| 95/16 | 13,5 | 0,3 | 6х4,5 | 1х4,5 | ||
| 95/141 | 19,8 | 0,32 | 24х2,20 | 37х2,20 | ||
| 120/19 | 15,2 | 0,24 | 26х2,40 | 7х1,85 | ||
| 120/27 | 15,4 | 0,25 | 30х2,20 | 7х2,20 | ||
| 150/19 | 16,8 | 0,21 | 24х2,80 | 7х1,85 | ||
| 150/24 | 17,1 | 0,20 | 26х2,70 | 7х2,10 | ||
| 150/34 | 17,5 | 0,21 | 30х2,50 | 7х2,50 | ||
| 185/24 | 18,9 | 0,154 | 24х3,15 | 7х2,10 | ||
| 185/29 | 18,8 | 0,159 | 26х2,98 | 7х2,30 | ||
| 185/43 | 19,6 | 0,156 | 30х2,80 | 7х2,80 | ||
| 185/128 | 23,1 | 0,154 | 54х2,10 | 37х2,10 |
При переходе ВЛ через железную дорогу, водные преграды, инженерные сооружения применяются усиленные провода марки АС. Например, провод АС-95/16 содержит одну стальную проволоку диаметром 4,5 мм площадью 16 мм 2 . Разрывное усилие кгс (3,4 тс), кг.
Провод АС-95/141 содержит стальной сердечник из 37 проволок диаметром по 2,2 мм каждая. Суммарная площадь поперечного сечения стального сердечника 141 мм 2 . Разрывное усилие кгс (18,5 тс), что в 5,4 раза больше чем у провода АС-95/16 с такой же площадью алюминиевых проволок. Масса 1 км провода АС-95/141 кг, в 3,5 раза тяжелее провода АС-95/16.
Провода марки АС прочнее проводов марки А примерно в 1,5 раза, но они при этом во столько же раз и тяжелее.
В электрических расчетах проводимость стального сердечника не учитывают, так как его проводимость составляет всего 4% от алюминиевого. Удельное сопротивление алюминия при 20ºС Ом·мм 2 /м, т.е. сопротивление 1 м провода сечением 1 мм 2 Ом. Удельное сопротивление железа (стали) Ом·мм 2 /м. Сопротивление железа в 3,57 раз больше, чем у алюминия (0,100/0,028=3,57). В проводе АС-50/8 площадь стального сердечника в 6,25 раз меньше, чем у алюминия (50/8 = 6,25). Сопротивление стального сердечника в 22,3 раза больше, чем алюминиевого (6,25·3,57 = 22,3), т.е. проводимость составляет 4% (1·100/22,3 = 4,4%).
Сталеалюминевые провода изготавливают с различным соотношением площадей сечений алюминиевой и стальной частей: для проводов нормальной прочности 6:1; для усиленных 4:1; для особо усиленных 1,5:1.
Провода с облегченными сердечниками имеют соотношение 8:1, особо облегченные (12-18):1.
Для увеличения продолжительности работы алюминиевых и сталеалюминевых проводов в течение всего срока службы (40 лет) их покрывают антикоррозионной защитной электросетевой смазкой ЗЭС.
Если в проводе марки А межпроволочные пазы заполнены антикоррозионной смазкой, то шифр обозначения провода АКП.
Если в проводе АС сердечник заполнен антикоррозионной смазкой, то шифр обозначения АСКС, при заполнении всего провода – АСКП.
Если в проводе АС сердечник обмотан полиэтиленовой пленкой, то шифр обозначения АСК.
ВЛ-35 кВ и выше выполняются сталеалюминевыми проводами облегченной конструкции (АСО) при толщине стенки гололеда до 20 мм и усиленной (АСУ) при толщине свыше 20 мм.
Провода из меди маркируются буквой М, например, М-50, где 50 – суммарная площадь поперечного сечения проволок.
Для грозозащитных тросов используют стальные оцинкованные многопроволочные провода марки ПС, например, ПС-25 (П – провод, С – стальной многопроволочный, 25 – суммарная площадь поперечного сечения проволок, табл. 3.5).
Таблица 3.5
Стальные оцинкованные провода марки ПС
Стальные однопроволочные провода марки ПСО изготавливаются с диаметрами 3,5, 4, 5 мм и обозначаются, например, ПСО-5 (П – провод, С – стальной, О – однопроволочный, 5 – диаметр, мм).
Строительная длина – это количество провода на барабане без разрыва. Например, длина провода А-35 на барабане 4000 м (4 км).
Провода марки АЖ представляют собой сплав алюминия с магнием и кремнием ().
Провода марки АС применяются для системообразующих и распределительных ВЛ напряжением 35, 110, 220 кВ и выше, где необходима повышенная прочность при воздействии ветровых нагрузках и гололеде.
Для внутри карьерных распределительных ВЛ-6(10) кВ рекомендуется принимать провод марки А. Он легче, мягче, с ним удобнее работать, легче монтировать. Провод А-120 кг/км в 1,6 раза легче провода АС-120/27 кг/км.
Самонесущие изолированные провода
Самонесущие изолированные провода (СИП) изготавливаются многопроволочными из алюминиевой проволоки и покрываются изоляцией из полиэтилена (LД, РЕ, ХLРЕ). Номинальное напряжение марки СИП-1 и СИП-2 до 1000 В, СИП-3 – 20 кВ.
Пример сечений: 1х16+1х25; 3х35+1х50; 4х16+1х25.
Провода СИП-3 одножильные сечением 50, 70, 95, 120, 150 мм 2 .
Достоинства СИП:
1. Алюминиевые провода не разрушаются коррозией.
2. СИП можно прокладывать по стенам зданий.
3. СИП безопаснее, снижается вероятность коротких замыканий.
4. СИП интенсивно внедряется в городских электрических сетях, заменяя голые провода марки А и АС.
Изоляторы
Изоляторы предназначены для изоляции проводов ВЛ от опор и для крепления их к опорам. Традиционный материалы для изготовления изоляторов – фарфор и стекло. Новый материал – полимеры. На рис. 3.7 показана гирлянда изоляторов из фарфора для ВЛ-110 и полимерный изолятор взамен данной гирлянды.
Изолятор состоит из изоляционного элемента и металлической арматуры для крепления изоляторов к опоре.
На ВЛ 0,4, 6, 10 кВ следует применять штыревые изоляторы, на ВЛ 35 кВ штыревые и подвесные, на ВЛ 110, 220 кВ и выше только подвесные. Подвесные изоляторы собирают в гирлянды из отдельных изоляторов при помощи специальной сцепной арматуры.
Рис. 3.7. Гирлянда изоляторов из фарфора и полимерный стержень
Число изоляторов в гирлянде в зависимости от напряжения ВЛ:
6, 10 кВ – 1 изолятор;
35 кВ – 3 изолятора;
110 кВ – 7 изоляторов;
220 кВ – 14 изоляторов.
Поддерживающие гирлянды располагаются вертикально на промежуточных опорах. Натяжные гирлянды располагаются почти горизонтально на анкерных опорах.
Изоляторы из стекла предпочтительнее фарфоровых. Во-первых, они прочнее фарфоровых и, во-вторых, легче отыскивать трещины и утечки тока.
Гасители вибраций
Для проводов характерны вибрация и пляска. Вибрация возникает при слабом ветре и представляет собой периодические колебания в вертикальной плоскости с частотой 5-50 Гц и с амплитудой до трех диаметров провода. Под ее действием возникают динамические переменные усилия, приводящие к разрыву проволочек в местах крепления.
Пляска возникает под действием порывистого ветра (5-20 м/с) на провода, покрытые гололедом. Частота колебаний составляет 0,2-0,4 Гц, амплитуда колебаний до 5 м. Это приводит к схлестыванию проводов и поломке опор.
Для защиты проводов от колебаний в вертикальной плоскости используются гасители вибраций. При сечении проводов А35 – А95, АС25 – АС70 шпилевого типа. При сечениях А120 и АС95 и более в виде стального троса с двумя чугунными грузами (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Гаситель вибрации проводов
Масса льда в 6,4 раза больше массы самого провода (1775/276=6,4).
Территория России по гололедности разбита на 5 районов (табл. 3.6).
Таблица 3.6
Иркутская область относится ко II району.
Воздушными называются линии, предназначенные для передачи и рас-пределения ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и под-держиваемым с помощью опор и изоляторов. Воздушные ЛЭП сооружаются и эксплуатируются в самых разнообразных климатических условиях и гео-графических районах, подвержены атмосферному воздействию (ветер, голо-лед, дождь, изменение температуры).
В связи с этим ВЛ должны сооружаться с учетом атмосферных явлений, загрязнения воздуха, условий прокладки (слабозаселенная местность, территория города, предприятия) и др. Из ана-лиза условий ВЛ следует, что материалы и конструкции линий должны удовлетворять ряду требований: экономически приемлемой стоимостью, хо-рошей электропроводностью и достаточной механической прочностью мате-риалов проводов и тросов, стойкостью их к коррозии, химическим воздействиям; линии должны быть электрически и экологически безопасны, занимать минимальную территорию.
Конструктивное исполнение воздушных линий. Основными конст-руктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тро-сы, изоляторы и линейная арматура .
По конструктивному исполнению опор наиболее распространены одно-и двухцепные ВЛ. На трассе линии могут сооружаться до четырех цепей. Трасса линии - полоса земли, на которой сооружается линия. Одна цепь вы-соковольтной ВЛ объединяет три провода (комплекта проводов) трехфазной линии, в низковольтной - от трех до пяти проводов. В целом конструктивная часть ВЛ (рис. 3.1) характеризуется типом опор, длинами пролетов, габарит-ными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов.
Длины пролетов ВЛ l выбирают по экономическим соображениям, т. к. с увеличением длины пролета возрастает провис проводов, необходимо уве-личить высоту опор H, чтобы не нарушить допустимый габарит линии h (рис. 3.1, б), при этом уменьшится количество опор и изоляторов на линии. Габарит линии - наименьшее расстояние от нижней точки провода до земли (воды, полотна дороги) должно быть таким, чтобы обеспечить безопасность движения людей и транспорта под линией.
Это расстояние зависит от номи-нального напряжения линии и условий местности (населенная, ненаселен-ная). Расстояние между соседними фазами линии зависит главным образом от ее номинального напряжения. Конструкция фазы ВЛ в основном опреде-ляется количеством проводов в фазе. Если фаза выполнена несколькими про-водами, она называется расщепленной. Расщепленными выполняют фазы ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения. При этом в одной фазе используют два провода при 330 (220) кВ, три - при 500 кВ, четыре-пять - при 750 кВ, восемь, одиннадцать - при 1150 кВ.
Опоры воздушных линий. Опоры ВЛ - конструкции, предназначен-ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой, или каким-то инженерным сооружением. Кроме того, на опорах в необходимых случаях подвешивают стальные заземленные тросы для защиты прово-дов от прямых ударов молнии и связанных с этим перенапряжений.
Типы и конструкции опор разнообразны. В зависимости от назначения и размещения на трассе ВЛ они подразделяются на промежуточные и анкер-ные. Отличаются опоры материалом, исполнением и способом крепления, подвязки проводов. В зависимости от материала они бывают деревянные, железобетонные и металлические.
Промежуточные опоры наиболее простые, служат для поддерживания проводов на прямых участках линии. Они встречаются наиболее часто; доля их в среднем составляет 80-90 % общего числа опор ВЛ. Провода к ним кре-пят с помощью поддерживающих (подвесных) гирлянд изоляторов или шты-ревых изоляторов. Промежуточные опоры в нормальном режиме испытыва-ют нагрузку в основном от собственного веса проводов, тросов и изоляторов, подвесные гирлянды изоляторов свисают вертикально.
Анкерные опоры устанавливают в местах жесткого крепления прово-дов; они делятся на концевые, угловые, промежуточные и специальные. Ан-керные опоры, рассчитанные на продольные и поперечные составляющие тяжения проводов (натяжные гирлянды изоляторов расположены горизон-тально), испытывают наибольшие нагрузки, поэтому они значительно слож-нее и дороже промежуточных; число их на каждой линии должно быть ми-нимальным.
В частности, концевые и угловые опоры, устанавливаемые в конце или на повороте линии, испытывают постоянное тяжение проводов и тросов: одно-стороннее или по равнодействующей угла поворота; промежуточные анкер-ные, устанавливаемые на протяженных прямых участках, также рассчитыва-ются на одностороннее тяжение, которое может возникнуть при обрыве час-ти проводов в примыкающем к опоре пролете.
Специальные опоры бывают следующих типов: переходные - для больших пролетов пересечения рек, ущелий; ответвительные - для выполне-ния ответвлений от основной линии; транспозиционные - для изменения по-рядка расположения проводов на опоре.
Наряду с назначением (типом) конструкция опоры определяется коли-чеством цепей ВЛ и взаимным расположением проводов (фаз). Опоры (и ли-нии) выполняются в одно- или двухцепном варианте, при этом провода на опорах могут размещаться треугольником, горизонтально, обратной «елкой» и шестиугольником или «бочкой» (рис. 3.2 ).
Несимметричное расположение фазных проводов по отношению друг к другу (рис. 3.2) обусловливает неодинаковость индуктивностей и емкостей разных фаз. Для обеспечения симметрии трехфазной системы и выравнива-ния по фазам реактивных параметров на длинных линиях (более 100 км) на-пряжением 110 кВ и выше осуществляют перестановку (транспозицию) про-водов в цепи с помощью соответствующих опор.
При полном цикле транспозиции каждый провод (фаза) равномерно по длине линии занимает последовательно положение всех трех фаз на опоре (рис. 3.3).
Деревянные опоры (рис. 3.4 ) изготавливают из сосны или лиственницы и применяют на линиях напряжением до 110 кВ в лесных районах, в настоящее время все меньше. Основными элементами опор являются пасынки (пристав-ки) 1, стойки 2, траверсы 3, раскосы 4, подтраверсные брусья 6 и ригели 5. Опоры просты в изготовлении, дешевы, удобны в транспортировке. Основ-ной их недостаток - недолговечность из-за гниения древесины, несмотря на ее обработку антисептиком. Применение железобетонных пасынков (приста-вок) увеличивает срок службы опор до 20-25 лет.
Железобетонные опоры (рис. 3.5) наиболее широко применяются на линиях напряжением до 750 кВ. Они могут быть свободностоящие (проме-жуточные) и с оттяжками (анкерные). Железобетонные опоры долговечнее деревянных, просты в эксплуатации, дешевле металлических.
Металлические (стальные) опоры (рис. 3.6 ) применяют на линиях на-пряжением 35 кВ и выше. К основным элементам относятся стойки 1, тра-версы 2, тросостойки 3, оттяжки 4 и фундамент 5. Они прочны и надежны, но достаточно металлоемкие, занимают большую площадь, требуют для уста-новки сооружения специальных железобетонных фундаментов и в процессе эксплуатации должны окрашиваться для предохранения от коррозии .
 |
Металлические опоры используются в тех случаях, когда технически сложно и неэкономично сооружать ВЛ на деревянных и железобетонных опорах (переходы через реки, ущелья, выполнение отпаек от ВЛ и т. п.).
В России разработали унифицированные металлические и железобе-тонные опоры различных типов для ВЛ всех напряжений, что позволяет се-рийно их производить, ускорять и удешевлять сооружение линий.
Провода воздушных линий .
Провода предназначены для передачи электроэнергии. Наряду с хорошей электропроводностью (возможно мень-шим электрическим сопротивлением), достаточной механической прочно-стью и устойчивостью против коррозии должны удовлетворять условиям экономичности. С этой целью применяют провода из наиболее дешевых ме-таллов - алюминия, стали, специальных сплавов алюминия. Хотя медь об-ладает наибольшей проводимостью, медные провода из-за значительной стоимости и потребности для других целей в новых линиях не используют-ся.
Их использование допускается в контактных сетях, в сетях горных предприятий.
На ВЛ применяются преимущественно неизолированные (голые) про-вода. По конструктивному исполнению провода могут быть одно- и много-проволочными, полыми (рис. 3.7 ). Однопроволочные, преимущественно стальные провода, используются ограниченно в низковольтных сетях. Для придания гибкости и большей механической прочности провода изготавли-вают многопроволочными из одного металла (алюминия или стали) и из двух металлов (комбинированные) - алюминия и стали. Сталь в проводе увеличи-вает механическую прочность.
Исходя из условий механической прочности, алюминиевые провода марок А и АКП (рис. 3.7) применяют на ВЛ напряжением до 35 кВ. Воздушные линии 6-35 кВ могут также выполняться сталеалюминиевыми проводами, а выше 35 кВ линии монтируются исключительно сталеалюминиевыми проводами.
Сталеалюминиевые провода имеют вокруг стального сердечника повивы из алюминиевых проволок. Площадь сечения стальной части обычно в 4-8 раз меньше алюминиевой, но сталь воспринимает около 30-40 % всей механической нагрузки; такие провода используются на линиях с длинными пролетами и на территориях с более тяжелыми климатическими условиями (с большей толщиной стенки гололеда).
В марке сталеалюминиевых прово-дов указывается сечение алюминиевой и стальной части, например, АС 70/11, а также данные об антикоррозийной защите, например, АСКС, АСКП - такие же провода, как и АС, но с заполнителем сердечника (С) или всего провода (П) антикоррозийной смазкой; АСК - такой же провод, как и АС, но с сердечником, покрытым полиэтиленовой плёнкой. Провода с антикорро-зийной защитой применяются в районах, где воздух загрязнен примесями, действующими разрушающе на алюминий и сталь. Площади сечения прово-дов нормированы Государственным стандартом.
Повышение диаметров проводов при неизменности расходования про-водникового материала может осуществляться применением проводов с на-полнителем из диэлектрика и полых проводов (рис. 3.7, г, д). Такое использо-вание снижает потери на коронирование (см. п. 2.2). Полые провода исполь-зуются главным образом для ошиновки распределительных устройств 220 кВ и выше.
Провода из сплавов алюминия (АН - нетермообработанные, АЖ - термообработанные) имеют большую по сравнению с алюминиевыми меха-ническую прочность и практически такую же электрическую проводимость. Они используются на ВЛ напряжением выше 1 кВ в районах с толщиной стенки гололеда до 20 мм.
Всё большее применение находят ВЛ с самонесущими изолированны-ми проводами напряжением 0,38-10 кВ. В линиях напряжением 380/220 В провода состоят из несущего неизолированного провода, являющегося нуле-вым, трёх изолированных фазных проводов, одного изолированного провода (любой фазы) наружного освещения. Фазные изолированные провода навиты вокруг несущего нулевого провода (рис. 3.8).
Несущий провод является сталеалюминиевым, а фазные - алюминие-выми. Последние покрыты светостойким термостабилизированным (сшитым) полиэтиленом (провод типа АПВ). К преимуществам ВЛ с изолированными проводами перед линиями с голыми проводами можно отнести отсутствие изоляторов на опорах, максимальное использование высоты опоры для под-вески проводов; нет необходимости в обрезке деревьев в зоне прохождения линии.
Грозозащитные тросы наряду с искровыми промежутками, разрядни-ками, ограничителями напряжений и устройствами заземления служат для защиты линии от атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов). Тросы подвешивают над фазными проводами (рис. 3.5 ) на ВЛ напряжением 35 кВ и выше в зависимости от района по грозовой деятельности и материала опор, что регламентируется Правилами устройств электроустановок (ПУЭ).
В каче-стве грозозащитных проводов обычно применяют стальные оцинкованные канаты марок С 35, С 50 и С 70, а при использовании тросов для высокочас-тотной связи - сталеалюминевые провода. Крепление тросов на всех опорах ВЛ напряжением 220-750 кВ должно быть выполнено при помощи изолято-ра, шунтированного искровым промежутком. На линиях 35-110 кВ крепле-ние тросов к металлическим и железобетонным промежуточным опорам осуществляется без изоляции троса.
Изоляторы воздушных линий. Изоляторы предназначены для изоля-ции и крепления проводов. Изготавливаются они из фарфора и закаленного стекла - материалов, обладающих высокой механической и электрической прочностью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Существенным дос-тоинством стеклянных изоляторов является то, что при повреждении зака-ленное стекло рассыпается. Это облегчает нахождение поврежденных изоля-торов на линии.
По конструкции, способу закрепления на опоре изоляторы разделяют на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы (рис. 3.9, а, б ) применяются для линий напряжением до 10 кВ и редко (для малых сечений) 35 кВ. Они крепятся к опорам при помощи крюков или штырей. Подвесные изоляторы (рис. 3.9, в) используются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части 1, шапки из ковкого чугуна 2, металлического стержня 3 и цементной связки 4.
Изоляторы собираются в гирлянды (рис. 3.9, г): поддерживающие на промежуточных опорах и натяж-ные - на анкерных. Количество изоляторов в гирлянде зависит от напряже-ния, типа и материала опор, загрязнённости атмосферы. Например, в линии 35 кВ - 3-4 изолятора, 220 кВ - 12-14; на линиях с деревянными опорами, обладающих повышенной грозоупорностью, количество изоляторов в гир-лянде на один меньше, чем на линиях с металлическими опорами; в натяж-ных гирляндах, работающих в наиболее тяжелых условиях, устанавливают на 1-2 изолятора больше, чем в поддерживающих.
Разработаны и проходят опытную промышленную проверку изоляторы с использованием полимерных материалов. Они представляют собой стерж-невой элемент из стеклопластика, защищённый покрытием с ребрами из фто-ропласта или кремнийорганической резины. Стержневые изоляторы по срав-нению с подвесными имеют меньший вес и стоимость, более высокую меха-ническую прочность, чем из закалённого стекла. Основная проблема - обес-печить возможность их длительной (более 30 лет) работы.
Линейная арматура предназначена для закрепления проводов к изоля-торам и тросов к опорам и содержит следующие основные элементы: зажи-мы, соединители, дистанционные распорки и др. (рис. 3.10).
Поддерживающие зажимы применяют для подвески и закрепления проводов ВЛ на промежуточных опорах с ограниченной жёсткостью заделки (рис. 3.10, а). На анкерных опорах для жёсткого крепления проводов исполь-зуют натяжные гирлянды и натяжные зажимы - натяжные и клиновые (рис. 3.10, б, в). Сцепная арматура (серьги, ушки, скобы, коромысла) предна-значена для подвески гирлянд на опорах. Поддерживающая гирлянда (рис. 3.10, г) закрепляется на траверсе промежуточной опоры с помощью серьги 1, вставляемой другой стороной в шапку верхнего подвесного изоля-тора 2. Ушко 3 используется для прикрепления к нижнему изолятору гирлян-ды поддерживающего зажима 4.
Дистанционные распорки (рис. 3.10, д), устанавливаемые в пролётах линий 330 кВ и выше с расщепленными фазами, предотвращают схлестывание, соударения и закручивание отдельных проводов фаз. Соединители при-меняются для соединения отдельных участков провода с помощью овальных или прессующих соединителей (рис. 3.10, е, ж ). В овальных соединителях провода либо скручиваются, либо обжимаются; в прессуемых соединителях, применяемых для соединения сталеалюминиевых проводов больших сече-ний, стальная и алюминиевые части опрессовываются отдельно.
Результатом развития техники передачи ЭЭ на дальние расстояния яв-ляются различные варианты компактных ЛЭП, характеризующиеся меньшим расстоянием между фазами и, как следствие, меньшими индуктивными со-противлениями и шириной трассы линии (рис. 3.11). При использовании опор «охватывающего типа» (рис. 3.11, а) уменьшение расстояния достигает-ся за счет расположения всех фазных расщепленных конструкций внутри «охватывающего портала», или по одну сторону от стойки опор (рис. 3.11, б). Сближение фаз обеспечивается с помощью междуфазных изоляционных рас-порок. Предложены различные варианты компактных линий с нетрадицион-ными схемами расположения проводов расщепленных фаз (рис. 3.11, в-и).
Кроме уменьшения ширины трассы на единицу передаваемой мощно-сти, компактные линии могут быть созданы для передачи повышенных мощ-ностей (до 8-10 ГВт); такие линии вызывают меньшую напряженность элек-трического поля на уровне земли и обладают рядом других технических дос-тоинств.
К компактным линиям относятся также управляемые самокомпенсирующиеся линии и управляемые линии с нетрадиционной конфигурацией расщепленных фаз. Они представляют собой двухцепные линии, в которых попарно сдвинуты одноименные фазы разных цепей. При этом к цепям под-водятся напряжения, сдвинутые на определенный угол. За счет режимного изменения с помощью специальных устройств угла фазового сдвига осуще-ствляется управление параметрами линий.
Иногда виток состоит не из одного, а из нескольких параллельных проводов. При этом провода должны иметь равную длину и одинаковое сцепление с полем рассеяния, иначе будут значительные дополнительные потери. Поэтому параллельные провода, образующие виток, если они расположены перпендикулярно потоку рассеяния, должны соответственно транспонироваться, т. е. меняться местами.
Транспозиция параллельных проводов в непрерывной обмотке
В непрерывной обмотке параллельные провода меняют местами в переходах из одной катушки в другую, причем число переходов получается равным числу параллельных проводов в витке. Как видно, параллельные провода при переходе из первой катушки во вторую меняются местами, т. е. верхние провода становятся нижними, а нижние - верхними. Чтобы это осуществить, переходы проводов смещают один по отношению к другому. Смещение производят обычно на один пролет между рейками. В результате виток, состоящий из двух параллельных проводов, занимает своими переходами два пролета, из трех - три пролета, из четырех - четыре.
Практикой изготовления многопараллельных непрерывных обмоток выработано правило, согласно которому началом и концом катушки, виток которой состоит из нечетного числа параллельных проводов, считают средний провод, а при четном числе параллельных проводов - последний провод первой половины всех проводов. Так, при двухпроводном витке это будет первый верхний провод, при трехпроводном витке - второй средний провод, а при четырехпроводном витке - второй провод, считая сверху, и т. д.
Место изгиба каждого из параллельных проводов для перехода из катушки в катушку, как уже указывалось, предварительно изолируют электрокартоном. При изгибе для наружного перехода накладывают полоску на провод снизу, а для внутреннего - коробочку на провод сверху.
Места переходов, а соответственно и изгибов проводов, размечают в соответствии с чертежом обмотки в развернутом виде, где показаны и пронумерованы все рейки и пролеты и изображены все переходы и транспозиции. На чертеже наружные переходы показывают оплошными линиями, а внутренние - пунктирными.
При выполнении наружных переходов из неперекладной катушки в перекладную сначала изгибают верхний провод, а затем, идя последовательно сверху вниз, остальные. При этом смещают место изгиба для каждого последующего провода на одну рейку. Переходы всех проводов укладывают так, чтобы верхние провода переходили соответственно в нижние, а нижние - в верхние.
Для намотки перекладной катушки необходимо плавно спустить переходы с верха постоянной катушки вниз, на рейки к основанию временной катушки. Для этого применяют технологический клин, который набирают ступеньками из электрокартонных полос шириной, равной примерно ширине провода вместе с изоляцией. Длину клина в зависимости от числа параллельных проводов в витке берут равной 1/3-1/2 витка.
Клин должен иметь наибольшую высоту, равную радиальному размеру катушки минус один виток. Эта высота должна постепенно уменьшаться: под вторым переходом - на толщину одного провода, под третьим переходом - еще на толщину одного провода и т. д., а за пределами всех переходов равномерно и постепенно сойти на нет. После того как клин скомплектован его бандажируют вразгон по всей длине киперной лентой. Изготовленный таким образом клин подкладывают под переходы и плавно спускают их на рейки. Затем наматывают перекладную катушку.
При намотке первого витка перекладной катушки провода укладываются на рейки по небольшой спирали, причем начало витка несколько приподнято по сравнению с концом. Поэтому под конец первого витка также подкладывают на некоторой длине технологический клин, набранный из электрокартонных полос. При наличии этого клина второй виток ложится без усилий и равномерно на первый виток и все временные витки устойчиво лежат один на другом. После намотки временной катушки размечают места изгибов для внутренних переходов в следующую постоянную неперекладную катушку и выгибают все параллельные провода. Предварительно место изгиба каждого провода изолируют электрокартонной коробочкой, которую накладывают на провод сверху и закрепляют лентой.
При выполнении внутренних переходов из перекладной катушки в неперекладную сначала выгибают нижний провод, а затем, идя последовательно снизу вверх, все остальные. При этом смещают место изгиба для каждого последующего провода на одну рейку. Переходы всех проводов укладывают так, чтобы нижние провода переходили соответственно в верхние, а верхние-в нижние.
Между параллельными проводами, идущими с барабанов, наблюдаются небольшие линейные смещения вследствие разности в диаметрах этих проводов при намотке. Чтобы смещения в процессе перекладывания витков не увеличивались, провода зажимают ручными тисками или рукой. Затем производят перекладку витков,
наблюдая за тем, чтобы провода не смещались один относительно другого. Перекладывание витков из нескольких параллельных проходов производят так же, как и витков из одного провода.
Намотку непрерывных катушек производят двое рабочих; один находится по одну сторону станка, а второй - по другую.
Расположение проводов на опорахТранспозиция проводов
Количество проводов на ВЛ
Опоры одноцепных ВЛ напряжениемсвыше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх
фазных проводов, то есть одной цепи.
Опоры двухцепных ВЛ напряжением свыше
1 кВ рассчитаны на подвеску 6 проводов, то
есть двух цепей.
Расположение проводов на опорах ВЛ (ГТ – грозозащитный трос)
а), б) – подвес треугольником, Линии от 35 кВ снабжаютв) – горизонтально, г) – елкой, грозозащитными тросами,
д) – бочкообразно
которые размещают над
проводами,.
Транспозиция трехфазной линии
При всех способах расположения, кроме треугольника проводакаждой цепи располагаются несимметрично один по
отношению к другому это приводит к индуктивному
сопротивлению фаз и емкостей между ними. Для устранения
этого влияния на линиях ВЛ 35 кВ и выше применяют
транспозицию проводов, то есть изменяют взаимное
расположение фаз на опорах.
Пример транспозиции на опорах, ее полный цикл
Выполнение транспозиции проводов с полевой стороны
Узел транспозиции
Схема проводов и опор при транспозиции
1,2,3 – опоры;l – длина пролета;
А,В,С – фазы проводов
Основные правила транспозиции
1.Пролет транспозиции уменьшают на 25-30 %2.Крепление проводов должно быть двойным
3.Схлестывание проводов не допускается
4.Расстояние между транспозициями проводов
ВЛ должно быть не более 3 км
5.Цикл транспозиции равен 9 км
Cтраница 1
Транспозиция фаз осуществляется обычно на опоре, редко в пролете. В качестве транспозиционной опоры используют, как правило, унифицированную анкерно-угловую опору, иногда промежуточную.
Транспозиция фаз линий электропередачи выполняется для снижения несимметрии напряжений и токов в электрической системе при нормальных режимах работы электропередачи и для ограничения мешающих влияний линий электропередачи на низкочастотные каналы связи.
Транспозиция фаз линий электропередачи выполняется для снижения несимметрии напряжений и токов в электрической системе при нормальных режимах работы электропередачи и для ограничения мешающих влияний линий электропередачи на низкочастотные каналы связи. Транспозиция фаз предусматривается для В Л НО кв и выше длиной более 100 км. Длины циклов транспозиции выбираются в соответствии с конкретными условиями, но не более 300 км. На участках между ближайшими подстанциями целесообразно выполнять целое число циклов транспозиции, чтобы снизить по возможности несимметрию токов и напряжений на каждой из подстанций электрической системы. На (ВЛ с заходами на промежуточные подстанции при длине участков между подстанциями не более 100 км транспозиция проводов выполняется путем скрутки фаз у подстанций, в концевом пролете, на одной из опор В Л на подходе к подстанции. В сетях с компенсированной нейтралью (35 кв и ниже) рекомендуется выравнивание несимметрии емкостных токов выполнять путем изменения расположения фаз на опорах, отходящих от подстанции ВЛ. При наличии на участке линии двух параллельных цепей целесообразно выполнять на каждой из них транспозицию по одинаковой схеме и с одинаковым числом полных циклов. Взаимная транспозиция цепей усложняет эксплуатацию и обычно не требуется.
Чтобы избежать этого, прибегают к транспозиции фаз.
Аналогичное решение применяют на линейных опорах для транспозиции фаз проводов воздушных линий. Одностоечные порталы позволяют сократить затраты материалов на несущие конструкции.
При длине КЛ несколько километров необходимо производить транспозицию фаз одножильных кабелей для уменьшения наведенного напряжения в параллельных линиях связи.
При длине кабельной линии в несколько километров производится транспозиция фаз одножильных кабелей для уменьшения наведенного напряжения в параллельных линиях связи.
В электрических сетях до 35 кВ рекомендуется производить транспозицию фаз на подстанциях так, чтобы суммарные длины участков с различным чередованием фаз были примерно равны.
При длине кабельной линии несколько километров необходимо производить транспозицию фаз одножильных кабелей для уменьшения наведенного напряжения в параллельных линиях связи.
Собственная емкость фазного провода с при условии, что применена транспозиция фаз, должна вычисляться с обязательным учетом влияния земли в силу значительного расстояния между фазами разомкнутой линии, которое может заметно превышать высоту подвеса проводов над землей.
При большой длине кабельной линии (несколько километров) производится транспозиция фаз одножильных кабелей, благодаря чему уменьшается наведенное напряжение в параллельных линиях связи. Каждый кабель подпитывается маслом от отдельной группы баков, соединенных через коллектор. Для наблюдения за исправностью кабелей производится контроль за давлением масла в нем, который осуществляется при помощи электрических сигнальных манометров, показывающих давление в аппаратах подпитки, присоединенных к концевым муфтам. Схема сигнализации предусматривает световой и звуковой сигналы на пульте управления при отклонении давления в кабеле от нормированного.
