Воздушные линии электропередач

Основные элементы воздушных линий: провода, изоляторы, линейная арматура, опоры и фундаменты. На воздушных линиях переменного трехфазного тока подвешивают не менее трех проводов, составляющих одну цепь, на ВЛ постоянного тока — не менее двух проводов.

По количеству цепей BЛ делят на одно-, двух- и многоцепные. Количество цепей определяется схемой электроснабжения и необходимостью ее резервирования. Если по схеме электроснабжения требуются две цепи, то эти цепи могут быть подвешены на двух отдельных одноцепных ВЛ с одноцепными опорами или на одной двухцепной ВЛ с двухцепными опорами. Расстояниеlмежду соседними опорами называют пролетом, а расстояние между опорами анкерного типа — анкерным участком.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делят на: а) промежуточные, провода закреплены в поддерживающих зажимах; б) анкерного типа — для натяжения проводов, провода закреплены в натяжных зажимах; в) угловые (на углах поворота ВЛ с подвеской проводов в поддерживающих зажимах), могут быть промежуточные, ответвительные и угловые, концевые, анкерные угловые. Укрупненно же опоры ВЛ выше 1 кВ подразделяют на два вида: анкерные — полностью воспринимающие тяжение проводов и тросов в смежных пролетах, и промежуточные — не воспринимающие тяжение или воспринимающие частично. На ВЛ применяют деревянные,стальные и железобетонные.

Деревянные опоры ВЛ все еще распространены в странах, располагающих лесными запасами Достоинства дерева как материала для опор: небольшой удельный вес, высокая механическая прочность, хорошие электроизоляционные свойства, природный круглый сортамент, обеспечивающий простые конструкции. Недостаток — ее гниение, для уменьшения которого применяют антисептики (наиболее эффективный метод — заводская пропитка древесины маслянистыми антисептиками в специальных котлах).

Анкерные и промежуточные угловые опоры для ВЛ 6-10 кВ выполняют в виде А-образной конструкции с составными стойками.

Стальные опоры широко применяют на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. По конструктивному исполнению стальные опоры могут быть двух видов: 1) башенные или одностоечные; 2) портальные, которые по способу закрепления разделяют на свободностоящие и на опоры на оттяжках.

Достоинство стальных опор — высокая прочность, недостаток — подверженность коррозии, что требует при эксплуатации проведения периодической окраски или нанесения антикоррозийного покрытия.

Железобетонные опоры по сравнению с металлическими более долговечны и экономичны в эксплуатации, так как требуют меньше ухода и ремонта (они более энергозатратны). Основное преимущество — уменьшение расхода стали на 40-75 %, недостаток — большая масса. По способу изготовления железобетонные опоры делят на: а) бетонируемые на месте установки (большей частью такие опоры применяют за рубежом); б) заводского изготовления.

Провода воздушных линий выполняют неизолированными, состоящими из одной или нескольких свитых проволок. Провода из одной проволоки, называемые однопроволочными (от 1 до 10 мм²), имеют меньшую прочность, их применяют только наBЛ напряжением до 1 кВ. Многопроволочные провода, свитые из нескольких проволок, применяют на ВЛ всех напряжений.

Материалы проводов и тросов должны иметь высокую электрическую проводимость, обладать достаточной прочностью, выдерживать атмосферные воздействия (в этом отношении наибольшая стойкость у медных и бронзовых проводов; провода из алюминия подвержены коррозии, особенно на морских побережьях, стальные провода разрушаются даже в нормальных атмосферных условиях).

Для ВЛ применяют однопроволочные стальные провода диаметром 3,5; 4 и 5 мм и медные до 10 мм (нижний предел ограничен из-за недостаточной ме­ханической прочности, верхний — из-за того, что изгибы однопроволочного провода большего диаметра могут вызвать в его внешних слоях остаточные де­формации, снижающие механическую прочность).

Многопроволочные провода, скрученные из нескольких проволок, более гибкие и могут иметь любое сечение (от 1,0 до 500 мм²). Диаметры отдельных проволок и их количество подбирают так, чтобы сумма поперечных сечений отдельных проволок соответствовала требуемому общему сечению провода. Как правило, многопроволочные провода изготовляют из круглых проволок, причем в центре помещают одну или несколько проволок одинакового диа­метра. Длина скрученной проволоки, естественно, несколько больше длины провода, измеренной по его оси. Это обстоятельство вызывает увеличение фактической массы провода на 1-2 % по сравнению с теоретической, полу­чаемой при умножении сечения провода на длину и плотность. Во всех рас­четах принимается фактическая масса провода, указанная в соответствующих стандартах.

Марки неизолированных проводов обозначают: буквами М, А, АС, ПС — материал провода; цифрами сечение в квадратных миллиметрах. Алюминие­вая проволока А может быть марки AT(твердой неотожженной) илиAM(ото­жженной мягкой) сплавов АН, АЖ; АС, АСХС — из стального сердечника и алюминиевых проволок; ПС — из стальных проволок; ПСТ — из стальной оцинкованной проволоки. Например, А50 обозначает алюминиевый провод, сечение которого равно 50 мм², АС50/8 — сталеалюминевый провод сечени­ем алюминиевой части 50 мм², стального сердечника 8 мм²(в электрических расчетах учитывается проводимость только алюминиевой части провода); ПСТЗ,5, ПСТ4, ПСТ5 — однопроволочные стальные провода, где цифры со­ответствуют диаметру провода в миллиметрах.

Стальные тросы (сечение не менее 25 мм²), применяемые на ВЛ в качест­ве грозозащитных, изготовляют из оцинкованной проволоки. На ВЛ напряже­нием 35 кВ применяют тросы сечением 35 мм², для 110 кВ — 50 мм², для 220 кВ и выше — 70 мм².

Сечение многопроволочных проводов различных марок для ВЛ напряже­нием до 35 кВ определяют по условиям механической прочности, а для ВЛ напряжением 110 кВ и выше — на основании потерь на корону. На ВЛ при пересечении различных инженерных сооружений (линий связи, железных и шоссейных дорог и т. д.) необходимо обеспечивать более высокую надеж­ность. Поэтому минимальные сечения проводов в пролетах пересечений должны быть увеличены.

На напряжении 35-220 кВ провода изолируют от опор гирляндами подвесных изоляторов. Для изоляции ВЛ 6-35 кВ применяют штыревые изоляторы.

Каждый изолятор ВЛ 35-110 кВ как элемент, включенный в гирлянду, представляет собой определенную емкость. Несмотря на то, что все изоляторы можно считать одинаковыми, напряжение на них различно и распределяется по некоторой кривой, так как каждый изолятор имеет дополнительно частичную емкость по отношению к земле. Загрязнение изоляторов вызывает ток утечки, который несколько выравнивает кривую распределения и ставит изоляторы в условия более равномерного распределения напряжения по элементам в гирлянде.

Электрический ток, проходя по проводам ВЛ, выделяет тепло и нагревает провод. Под влиянием нагрева провода происходит: 1) удлинение провода, увеличение стрелы провеса; 2) изменение натяжения провода и его способности нести механическую нагрузку; 3) изменение сопротивления провода и потерь электрической мощности и энергии.

Все условия могут меняться при наличии постоянства параметров окружающей среды или при совместном воздействии на работу провода BЛ. При эксплуатации ВЛ считают, что при номинальном токе нагрузки температура провода находится в пределах 60-70 °С и определяется одновременным воздействием тепловыделения и охлаждения или теплоотвода. Теплоотвод проводов ВЛ возрастает с увеличением скорости ветра и понижением температуры окружающего воздуха. При уменьшении температуры воздуха от +40 до -40 °С и увеличении скорости ветра от 1 до 20 м/с тепловые потери изменяются от 50 до 1000 Вт/м. При положительных температурах окружающего воздуха (0-40 °С) и незначительных скоростях ветра (1-5 м/с) тепловые потери составляют 75-200 Вт/м.