Глава 9

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1000 В

9.1. Конструктивное исполнение электрических сетей напряжением свыше 1000 в

Электрические сети промышленных предприятий напряжени­ем свыше 1000 В могут иметь следующие номинальные напряже­ния: 6, 10, 20, 35, ПО и 220 кВ.

По назначению различают сети питающие, распределительные, местные и районные. Питающими называют сети, передающие электроэнергию от энергосистемы предприятиям, в том числе и основные сети энергосистемы, т.е. сети напряжением 220 кВ и выше. Распределительными называют сети, к которым непосред­ственно присоединяют электроприемники. Напряжение таких се­тей составляет до 10 кВ (иногда 20 и 35 кВ). Распределительными также называют и сети более высокого напряжения (110... 220 кВ), если они питают большое число приемных подстанций глубокого ввода (ПГВ), расположенных на территории предприятия. Мест­ные электрические сети — это сети напряжением до 35 кВ, обслу­живающие небольшие районы с относительно малой плотностью нагрузки. Районные электрические сети — это сети напряжением ПО кВ и выше, охватывающие большие районы и связывающие электрические станции системы между собой и с центрами на­грузок.

К электрическим сетям предъявляют требования надежности, экономичности, безопасности и удобства в эксплуатации, воз­можности индустриализации строительных и монтажных работ.

По конструктивному исполнению электрические сети подраз­деляются на воздушные и кабельные линии.

Воздушной линией (ВЛ) называют устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, проложенным от­крыто и прикрепленным изоляторами и арматурой к опорам.

К главным конструктивным элементам ВЛ относят: опоры; провода, служащие для передачи электроэнергии; изоляторы, изо­лирующие провода от опоры; линейную арматуру, с помощью которой провода закрепляют на изоляторах; защитные тросы.

Рис. 9.1. Железобетонные опоры воздушной линии напряжением! 6 (10) кВ:

а — промежуточные; б — анкерные

Опоры воздушных линий разнообразны по конструкции. ] Большая часть опор на линии служит только для поддержания ] проводов на высоте. Такие опо­ры называют промежуточными (рис. 9.1, а).

Анкерные опоры (рис. 9.1, б) устанавливают в начале и конце линии (концевые опоры), с обеих сторон переходов через автомо­бильные и железные дороги, реки и другие препятствия. На пря­мых участках анкерные опоры размещают через каждые 2 — 3 км. Их рассчитывают на устойчивость при одностороннем обрыве всех проводов. В местах поворота линии применяют угловые опоры.

Опоры линий электропередачи изготовляют из дерева, металла, железобетона. В последнее время железобетонные опоры получают преимущественное распространение для ВЛ напряжением 6... 220 кВ. Провода подвешивают на опорах с помощью штыревых (рис. 9.2, а, б, в) и подвесных (рис. 9.2, г) изоляторов. Для линий напряжением 6 (10) кВ применяют штыревые и подвесные изоля­торы. Провода воздушных линий напряжением 35 кВ и выше, как правило, подвешивают на подвесных изоляторах.

Изоляторы ВЛ изготовляют из фарфора или закаленного стек­ла. К достоинствам стеклянных изоляторов относится то, что в случае электрического пробоя либо разрушающего механического, или термического воздействия закаленное стекло изолятора не растрескивается, а рассыпается.

Рис. 9.2. Линейные изоляторы:

а — штыревой для линий напряжением 400 В; б — штыревой для линий напря­жением 6 (10) кВ; в — штыревой для линий напряжением 20 (35) кВ; г — подвесной для линий напряжением 35 кВ в загрязненных районах 200

ко места повреждения на линии, но и самого поврежденного изо­лятора.

Это облегчает нахождение не только места повреждения на линии, но и самого поврежденного изо­лятора.

Изоляторы крепят на опорах с помощью крюков, штырей и специальных скоб.

Механическая прочность воздушных линий обеспечивается со­ответствующим выбором площади сечения и силы натяжения про­водов, типом изоляторов и конструкцией опор.

Воздушные линии в зависимости от напряжения подразделяют на три класса: I — выше 35 кВ; II — до 35 кВ; III — до 1 кВ.

Для воздушных линий I и II классов применяют только много­проволочные провода и тросы.

По конструкции провода подразделяют на одно- и много­проволочные. Однопроволочные провода изготовляют из меди площадью сечения до 10 мм² или стали диаметром до 5 мм.

Стандартом предусмотрена следующая шкала площадей сече­ний токоведущих жил проводов: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 600; 700 мм².

Для ВЛ применяют неизолированные провода: алюминие­вые (А), медные (М), сталеалюминиевые (АС), сталеалюминие­вые усиленные (АСУ), сталеалюминиевые проволочные, сталь­ные многопроволочные (ПМС, ПС), специальные алюминиевые и сталеалюминиевые с защитой от коррозии для прокладки на побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и районах засоленных песков (АКП, АСКС, АСК).

Однопроволочный провод состоит из одной круглой проволо­ки с площадью сечения 4, 6 или 10 мм².

Многопроволочный провод свивается из отдельных проволок диаметром 2...3 мм и имеет площадь сечения 10 мм² и выше.

Алюминиевые провода отличаются большим удельным сопро­тивлением (р = 28,8 Ом • мм²/км) и меньшей механической проч­ностью (о = 156... 180 МПа), чем медные, но они значительно дешевле.

У сталеалюминевых проводов удельное сопротивление при­мерно такое же, как у алюминиевых, а их прочность о = 700 МПа. Сталеалюминевые провода имеют сердечник из стальной прово­локи для увеличения механической прочности. Такие провода ши­роко применяются в сетях напряжением 35 кВ и выше.

Согласно ПУЭ, наименьшие значения площади сечения про­водов ограничиваются по условиям механической прочности и снижения потерь мощности на коронирование. Для ВЛ напряже­нием 6... 10 кВ наименьшая площадь сечения может быть 25 мм²; 35 кВ — 35 мм²; 110 кВ — 70 мм²; 220 кВ — 240 мм².

Медные провода имеют малое удельное сопротивление (р = = 18 Оммм²/км), их механическая прочность а = 400 МПа. Они применяются лишь в условиях повышенной опасности по взры­ву.

Рис. 9.3. Трехжильный кабель с секторными жилами: 1 — токопроводящие жилы из алюминия или меди; 2 — бумажная, пропитанная маслом изоляция (фазная); 3 — джутовый заполнитель; 4 — бумажная, пропитанная мас­лом изоляция (поясная); 5— свинцовая оболочка; 6 — про­слойка из джута; 7 — стальная ленточная броня; 8 — на­ружный джутовый покров

Кабельной линией называют устройство для передачи электроэнергии, состоящее из одного или нескольких параллельных кабелей с соеди­нительными, стопорными и концевыми муфта­ми (заделками) и крепежными деталями. Кабельные линии прокладывают в местах, где

3 затруднено сооружение ВЛ, например в стеснен­ных условиях на территории предприятия, на переходах через сооружения и т. п. В таких усло­виях кабельные линии более надежны, лучше обеспечивают безопасность людей, чем воздуш­ные линии, и дают очень большую экономию территории. Однако стоимость кабельных линий в 2 — 3 раза выше, чем воздушных, при номинальном напряжении 6...35 кВ и в 5 —8 раз — при на­пряжении 110 кВ.

В распределительных сетях используют силовые кабели с бу­мажной изоляцией токоведущих проводов (жил), бронированные для защиты от внешних повреждений. Материал токоведущих жил — алюминий или медь; в настоящее время применяется пре­имущественно алюминий. По числу токоведущих жил кабели бы­вают одно-, двух-, трех- и четырехжильные, причем двух- и че-тырехжильные кабели изготовляют только на напряжение до 1000 В.

Устройство бронированного кабеля, рассчитанного на напря­жение 1...10 кВ, с секторными жилами, бумажной изоляцией и вязкой пропиткой показано на рис. 9.3.

Конструкция кабелей с пластмассовой изоляцией из полиэти­лена и полихлорвинила не требует защитной оболочки. Это по­зволяет существенно снизить расход свинца и алюминия, умень­шить массу кабеля и снизить его стоимость. Поэтому синтетичес­кая изоляция кабелей постепенно вытесняет бумажную.

По маркировке кабелей можно судить об их конструкции. На­пример, марка СБ-Зх95 означает: трехжильный кабель со свин­цовой оболочкой, бронированный стальной лентой, с медными жилами площадью сечения 95 мм²; АСБ-Зх95 — то же, но с алю­миниевыми жилами; ААБ-Зх95 — то же, но с алюминиевыми жилами и алюминиевой оболочкой; ААШВ-Зх120 — трехжильный кабель с алюминиевыми жилами площадью сечения 120 мм² и оболочкой с поливинилхлоридным защитным шлангом.

Таблица 9.1. Экономические показатели различных способов прокладки кабелей

Кабели марки ААШВ в настоящее время применяются наиболее широко при прокладках трасс всех видов, так как они дешевле и в боль­шей мере отвечают требованиям пожарной безопасности благода­ря тому, что поливинилхлоридный шланг не горит. Наряду с ка­белями марки ААШВ широкое распространение имеют кабели ма­рок ААБ и ААБГ. Кабели марок АСБ и СБ применяют в случаях повышенной опасности со стороны окружающей среды.

Выбор способа прокладки кабелей зависит от их числа, места прохождения трассы, условий окружающей среды и почвы, тре­бований эксплуатации и экономических показателей (табл. 9.1). При числе кабелей до 18 в одном направлении дешевле прокладывать их в траншеях (по шесть кабелей в одной траншее) (рис. 9.4, а) или кабельных каналах (рис. 9.4, б). При числе кабелей 24 и более экономичнее эстакадный способ прокладки. При числе кабелей

Рис. 9.4. Размещение кабелей в земляной траншее (а) и кабельных кана­лах (6):

1 — защитное покрытие; 2 — кабели; 3 — песчаная подушка; 4 — металлическая стойка; 5— полка-кронштейн; 6 — скоба; 7— стенка канала; 8— фундаментная плита

Рис. 9.5. Жесткие симметричные токопроводы на напряжение 6 (10) кВ в туннеле:

1— железобетонные конструкции тун­неля; 2 — токопроводы; 3 — конструк­ции крепления токопроводящих жил

30 и более возможна их проклад­ка в туннелях и коллекторах (т. е. совместно с трубопроводами других назначений).

Для соединения кабелей меж­ду собой и оконцевания приме­няют соединительные и концевые муфты (заделки). Подробно о видах соединений и оконцеваний и способах прокладки ка­белей можно прочитать в [11].

В распределительных сетях энергоемких производств тре­буется передавать в одном на­правлении токи 1500...2000 А и более при напряжении 6... 10 кВ. В таких случаях использу­ют токопроводы.

Жесткие токопроводы прокладывают в туннелях (рис. 9.5), на эстакадах, по стенам зданий (на кронштейнах, железобетонных опорах). К недостаткам жестких токопроводов относятся высокая стоимость, значительное индуктивное сопротивление, отключение большого числа токоприемников при повреждении шин.

Рис. 9.6. Гибкие симметричные токопроводы на напряжение 10 кВ (а) и35кВ(б):

1 — металлические опоры; 2 — гибкие токопроводы

Гибкие токопроводы (рис. 9.6) выполняют на отдельно сто­ящих металлических опорах /, как воздушные линии, но в каж­дой фазе подвешивают шесть — восемь проводов типа А-600 и осуществляют их транспозицию. Гибкие токопроводы 2 стоят де­шевле жестких при равной мощности благодаря применению под­весной изоляции вместо опорной, меньшему числу изоляторов и сокращению потерь в деталях крепления. Однако гибкие токопро­воды требуют больше места на территории предприятия.