Элементы и конструкции электрических сетей

ВЛ – устройство для передачи ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленных с помощью изоляторов и линейной арматуры к стойкам опорам, кронштейнам или инженерным строениям. Конструктивные элементы ВЛ относят: опоры; провода, служащие для передачи электроэнергии; изоляторы, изо­лирующие провода от опоры; линейную арматуру, с помощью которой провода закрепляют на изоляторах; защитные тросы. Опоры воздушных линий предназначены для подвески проводов и тросов на необходимой высоте над поверхностью земли. Они классифицируются по: материалу изготовления, по типу и назначению, по конструктивным особенностям и другим признакам. Опоры линий электропередачи изготовляют из дерева, металла, железобетона.

Деревянные опоры выполняются из круглых брёвен сосны или лиственницы. Конструктивно деревянные опоры состоят из следующих основных элементов: пасынок (часть опоры углублённая в землю), траверса (часть опоры служащая для подвески к ней проводов с помощью гирлянд изоляторов), стойка (часть опоры соединяющая между собой пасынок с траверсой), раскосы (элементы опоры служащие для упрочнения опоры), ригеля (предназначены для повышения прочности заделки опоры в грунте). Достоинствами деревянных опор являются простота изготовления и малая стоимость. К недостаткам можно отнести малый срок службы (от 2 до 5 лет). Срок службы деревянных опор увеличивают до 20 лет, покрывая их антисептиком. Деревянные опоры используют в линиях напряжением до 35 кВ. Металлические опоры выполняются из углеродистой или низколегированной стали и используются в ВЛ напряжением 35 кВ и выше. Конструкция металлической опоры состоит из: стойки, траверсы, тросостойки, оттяжки (трос обеспечивающий устойчивость опор), фундамента (выполняется в виде монолитных бетонных блоков, железобетонных анкерных плиток и т.д.). Отдельные части металлических опор могут быть соединены либо сваркой, либо при помощи болтов. Срок службы металлических опор более 50 лет. Недостатком металлических опор является их подверженность коррозии. Железобетонные опоры изготавливают из вибрированного или центрифугированного бетона. Опоры из вибрированного бетона выполняются двутаврового, квадратного и прямоугольного сечения. Кольцевые, конические и цилиндрические опоры выполняются из центрифугированного бетона. Железобетонные опоры применяются для ВЛ напряжением 6…500 кВ. срок службы таких опор – 50 лет. По типу опоры делят на промежуточные и анкерные. По назначению опоры делят на: угловые, концевые, переходные, транспозиционные, ответвительные.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота. Углом поворота линии называется угол a в плане линии, дополнительный до 180⁰ к внутреннему углу b линии Траверсы угловой опоры устанавливают по биссектрисе угла b.

Концевые опоры устанавливаются перед подстанцией и служат для закрепления и натяжения проводов. Переходные опоры служат для осуществления перехода через естественные препятствия и различные инженерные сооружения.

Транспозиционные опоры выполняются только анкерного типа с дополнительными гирляндами изоляторов и конструктивными элементами, позволяющими изменять расположение фаз по длине линии относительно друг друга и относительно земли, что в свою очередь позволяет выровнять индуктивные и емкостные сопротивления линии, а, следовательно, и падение напряжений по длине линии (рисунок 7.3).

Ответвительные опоры предназначены для присоединения и разведения проводов при ответвлении от основной линии электропередач. Расположение проводов и тросов на опорах: по вершинам треугольника; горизонтальное; прямая елка; обратная елка; бочка Различают одноцепные и двухцепные опоры. При этом на одноцепных опорах провода могут располагаться либо в вершинах равностороннего треугольника, либо в горизонтальной плоскост. На двухцепных опорах провода могут располагаться в виде бочки, прямой и обратной елки. Изоляторы. Линейные изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов на ВЛ и в распределительных устройствах электрических станций и подстанций. Изготовляются они из фарфора, закаленного стекла или полимерных материалов. По конструкции изоляторы разделяют на штыревые и подвесные. Штыревыеизоляторы применяются на ВЛ напряжением до 1 кВ и на ВЛ 6-35кВ. На номинальное напряжение 6-10 кВ и ниже изоляторы изготовляют одноэлементными, а на 20-35кВ – двухэлементными. В условном обозначении изолятора буква и цифры обозначают: Ш – штыревой; Ф (С) – фарфоровый (стеклянный); цифра – номинальное напряжение, кВ; последняя буква А, Б, В – исполнение изолятора. Штыревые изоляторы крепятся на опорах при помощи крюков. Если требуется повышенная надежность, то на анкерные опоры устанавливают не один, а два и даже три штыревых изолятора.

Линейная арматура. Линейная арматура, применяемая для крепления проводов к изоляторам и изоляторов к опорам, делится, на следующие основные виды: зажимы, применяемые для закрепления проводов в гирляндах подвесных изоляторов; сцепную арматуру для подвески гирлянд на опорах и соединения многоцепных гирлянд друг с другом, а также соединители для соединения проводов и тросов в пролете.

Сечение проводов ВЛ. Механическая прочность воздушных линий обеспечивается со­ответствующим выбором площади сечения и силы натяжения про­водов, типом изоляторов и конструкцией опор. По конструкции провода подразделяют на одно- и много­проволочные. Однопроволочные провода изготовляют из меди площадью сечения до 10 мм² или стали диаметром до 5 мм. Для ВЛ при меняют 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 (АКЛ, 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 б6льшим удельным сопро­тивлением (р = 28,8 Ом· мм²/км) и меньшей механической проч­ностью (а = 156 ... 180 МПа), чем медные, но они значительно дешевле.

У сталеалюминиевых проводов удельное сопротивление при­мерно такое же, как у алюминиевых, а их прочность а = 700 МПа. Сталеалюминиевые 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 Ом·мм²/км), их механическая прочность а= 400 МПа. Они применяются лишь в условиях повышенной опасности по взры­ву.

Кабельные линии. Кабельной линиейназывают 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 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 110кВ. 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 че­тырех-жильные кабели изготавливают только на напряжение до 1000 В.