Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Воздушные ЛЭП






Наиболее распространенными на всех ступенях СЭС являются воздушные линии (ВЛ) ввиду их относительно малой стоимости.

Воздушными называются линии, предназначенные для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и поддерживаемым с помощью опор и изоляторов. Воздушные ЛЭП сооружаются и эксплуатируются в самых разнообразных климатических условиях и географических районах. Они подвержены атмосферному воздействию: ветер, гололед, дождь, изменения температуры и др. В связи с этим ВЛ должны сооружаться с учетом атмосферных явлений, загрязнений воздуха, условий прокладки (слабозаселенная местность, территория города, предприятия) и др. Из анализа условий ВЛ следует, что материалы и конструкции линий должны удовлетворять ряду требований:

- хорошая электропроводность;

- достаточная механическая прочность материалов проводов и тросов;

- стойкость материалов к коррозии, химическим воздействиям;

- экономически приемлемая стоимость;

- ЛЭП должны занимать минимальную территорию;

- ЛЭП должны быть электрически и экологически безопасны.

Основными конструктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тросы, изоляторы и линейная арматура.

Трассой линии называется полоса земли, на которой сооружается линия. По конструктивному исполнению наиболее распространены одно- и двухцепные ВЛ. На трассе могут сооружаться до четырех цепей. Одна цепь ВЛ объединяет от трех до пяти проводов (комплектов проводов). В целом конструктивная часть ВЛ характеризуется типом опор, длинами пролетов, габаритными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов.

Длины пролетов ВЛ выбирают по экономическим соображениям, т.к. с увеличением длины пролета l уменьшается количество опор и изоляторов, однако при этом возрастает провис проводов f, необходимо увеличить высоту опор Н, чтобы не нарушить допустимый габарит линии h (рисунок 7.8). Габарит линии – наименьшее расстояние от нижней точки провода до земли (воды, полотна дороги) – должен быть таким, чтобы обеспечить безопасность движения людей и транспорта под линией. Это расстояние зависит от номинального напряжения линий и условий местности (населенная, ненаселенная). Расстояние между соседними фазами линии зависит главным образом от ее номинального напряжения. Основные конструктивные размеры ВЛ приведены в таблице 7.1. Основные требования по исполнению ВЛ напряжением свыше 1000 В приведены в ПУЭ глава 2.5.

 

Рисунок 7.8 – Основные характеристики габаритного пролета ВЛ

Таблица 7.1 – Конструктивные размеры ВЛ

Номинальное напряжение, кВ Расстояние между фазами D, м Дина пролета l, м Высота опоры Н, м Габарит линии h, м
< 1 0, 5 40 – 50 8 – 9 6 – 7
6 – 10   50 – 80   6 – 7
    150 – 200   6 – 7
  4 – 5 170 – 250 13 – 14 6 – 7
  5, 5 200 – 280 15 – 16 7 – 8
    250 – 350 25 – 30 7 – 8
    300 – 400 25 – 30 7, 5 – 8
  10 – 12 350 – 450 25 – 30  
  14 – 16 450 – 780 30 – 41 10 – 12
  12 – 19 33 – 54 14, 5 – 17, 5

 

Конструкция фазы ВЛ в основном определяется количеством проводов в фазе. Если фаза выполнена несколькими проводами, она называется расщепленной. Расщепленными выполняют фазы ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения в целях борьбы с явлением «короны» (утечек активной мощности). При напряжении 330 (220) кВ используют два провода, при 500 кВ – три, при 750 кВ – четыре - пять, при 1150 кВ – восемь - двенадцать.

 

7.4.1 Провода воздушных линий

Провода предназначены для передачи электроэнергии. Наряду с хорошей электропроводностью (возможно меньшим электрическим сопротивлением), достаточной механической прочностью и стойкостью к коррозии, они должны удовлетворять условиям экономичности. С этой целью применяют провода из наиболее дешевых материалов – алюминия, стали, специальных сплавов алюминия. Хотя медь обладает наибольшей проводимостью, медные провода из-за высокой стоимости в новых линиях не используются. Их допускается применять в контактных сетях, в сетях горных предприятий.

На ВЛ применяются преимущественно неизолированные (голые) провода. По конструктивному исполнению провода могут быть одно- и многопроволочными, полыми (рисунок 7.9). Однопроволочные, преимущественно стальные провода используются ограниченно в низковольтных сетях. Для придания им гибкости и большей механической прочности провода изготавливают многопроволочными из одного металла (алюминия или стали) или двух металлов (алюминия и стали) – комбинированные. Сталь в проводе увеличивает механическую прочность.

 

Рисунок 7.9 – Конструкции неизолированных проводов ВЛ:

а – однопроволочный; б – многопроволочный; в – сталеалюминиевый;

г – многопроволочный с наполнителем; д - полый

 

Исходя из условий механической прочности, алюминиевые провода марок А (алюминиевый) и АКП (марки А, но с заполнением межпроволочного пространства нейтральной смазкой повышенной термостойкости для снижения коррозии) применяют на ВЛ напряжением до 35 кВ (рисунок 7.9, а и б).

ВЛ 6 – 35 кВ могут также выполняться сталеалюминиевыми проводами, а выше 35 кВ линии монтируются исключительно сталеалюминиевыми проводами (рисунок 7.9, в). Сталеалюминевые провода (типа АС) 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. При напряжении 6 – 35 кВ такие провода используются на линиях с длинными пролетами и на территориях с более тяжелыми климатическими условиями (с большей стенкой гололеда, снеговые нагрузки, ветер). В марке сталеалюминиевых проводов указывается сечение алюминиевой и стальной части, например, АС-70/11. Также в марке провода могут быть приведены данные об антикоррозионной защите, например. АСКС, АСКП – такие же провода, как и АС, но с заполнителем сердечника (С) или всего провода (П) антикоррозионной смазкой. АСК – такой же провод как и АС, но с сердечником, покрытым полиэтиленовой пленкой. Провода с антикоррозионной защитой применяются в районах, где воздух загрязнен примесями, разрушающе действующими на алюминий и сталь. Площади сечения проводов нормированы государственным стандартом и приводятся в справочных данных на проводниковую продукцию.

Повышение диаметра проводов при неизменном расходовании проводникового материала может осуществляться применением проводов с наполнителем из диэлектрика и полых проводов (рисунок 7.9, г и д). Такое использование снижает потери на коронирование. Полые провода используются главным образом для ошиновки РУ 220 кВ и выше.

Провода из сплавов алюминия (АН – нетермообработанные, АЖ – термообработанные) имеют большую по сравнению с алюминиевыми механическую прочность и почти такую же механическую проводимость. Они используются на ВЛ напряжением выше 1 кВ в районах с толщиной стенки гололеда до 20 мм.

Все большее применение находят ВЛ с самонесущими изолированными проводами (СИП) напряжением 0, 38 – 10 кВ (например «АМКА»). В линиях 380/220 кВ провода состоят из несущего изолированного или неизолированного провода, являющегося нулевым, трех изолированных фазных проводов, одного изолированного провода (любой фазы) наружного освещения. Фазные изолированные провода навиты вокруг несущего нулевого провода (рисунок 7.10). Несущий провод является сталеалюминиевым, а фазные – алюминиевыми. Последние покрыты светостойким термостабилизированным (сшитым) полиэтиленом (провод типа АПВ). К преимуществам ВЛ с изолированными проводами можно отнести отсутствие изоляторов на опорах; максимальное использование высоты опор для подвески проводов; нет необходимости в обрезке деревьев в зоне прохождения линии.

Рисунок 7.10 – Конструктивное исполнение самонесущего изолированного провода

 

7.4.2 Опоры воздушных линий

Опоры ВЛ – конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой или каким-либо инженерным сооружением. Кроме того, на опорах в необходимых случаях подвешивают стальные заземленные тросы (грозозащитные тросы) для защиты проводов 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 анкерные (рисунок 7.11). 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 поддержания проводов на прямых участках линии. Они встречаются наиболее часто. В среднем их доля составляет 80 – 90 % общего числа опор ВЛ. Провода к ним крепят с помощью поддерживающих (подвесных) гирлянд изоляторов или штыревых изоляторов. Промежуточные опоры в нормальном режиме испытывают нагрузку в основном от собственного веса проводов, тросов и изоляторов, подвесные гирлянды изоляторов свисают вертикально.

Анкерные опоры устанавливают в месте жесткого крепления проводов; они делятся на:

- концевые;

- угловые;

- промежуточные;

- специальные.

Анкерные опоры, рассчитанные на продольные и поперечные составляющие тяжения проводов (натяжные гирлянды изоляторов расположены горизонтально), испытывают наибольшие нагрузки, поэтому они значительно сложнее и дороже промежуточных. Число анкерных опор на каждой линии должно быть минимальным. В частности, концевые и угловые опоры, устанавливаемы в конце или на повороте линии, испытывают постоянное тяжение проводов и тросов: одностороннее или по равнодействующей угла поворота. Промежуточные анкерные опоры, устанавливаемые на протяженных прямых участках, также рассчитываются на односторонне тяжение, которое может возникнуть при обрыве части проводов в примыкающей к опоре пролету.

Специальные опоры бывают следующих типов:

- переходные – для больших пролетов пересечения рек, ущелий;

- ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии;

- транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опоре.

Наряду с назначением (типом) конструкция опоры определяется количеством цепей ВЛ и взаимным расположением проводов (фаз). Опоры и линии выполняются в одно- и двухцепном варианте, при этом провода на опорах могут размещаться треугольником, горизонтально, обратной «елкой» и шестиугольником («бочкой») (рисунок 7.12).

Рисунок 7.12 – Расположение проводов и тросов на опорах: а, б – треугольное;

в – горизонтальное; г – обратной елкой; д – шестиугольное «бочкой»

Несимметричное расположение фазных проводов по отношению друг к другу обуславливают неодинаковость индуктивностей и емкостей разных фаз. Для обеспечения симметрии трехфазной системы и выравнивания по фазам реактивных параметров на длинных линиях (более 100 км) напряжением 110 кВ и выше осуществляют перестановку (транспозицию) проводов 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 (рисунок 7.13).

Деревянные опоры (рисунок 7.14) изготавливаются из сосны или лиственницы. Их применяют на линиях напряжением до 110 кВ в лесных районах, но все реже. Основными элементами опор являются:

Деревянные опоры просты в изготовлении, дешевы, удобны в транспортировке. Основной их недостаток – недолговечность из-за гниения древесины, несмотря на ее обработку антисептиком. Применение железобетонных пасынков увеличивает срок службы опор до 20 – 25 лет.

Железобетонные опоры (рисунок 7.15) наиболее широко применяются на линиях напряжением до 750 кВ. Они могут быть свободностоящими (промежуточные) и с оттяжками (анкерные). Железобетонные опоры долговечнее деревянных, просты в эксплуатации, дешевле металлических.

Металлические (стальные) опоры (рисунок 7.16) применяются на линиях напряжением 35 кВ и выше.

 

1 – пасынки

(приставки);

2 – стойки;

3 – траверсы;

4 – раскосы;

5 – ригели;

6 – подтраверсные

брусья.

 

 

Рисунок 7.14 – Типы и применение деревянных опор:

а – промежуточная 0, 38 – 10 кВ; б – промежуточная 0, 38 – 35 кВ;

в – угловая промежуточная 6 – 35 кВ; г – промежуточная 35 кВ;

д – промежуточная свободно стоящая 35 – 220 кВ

Рисунок 7.15 – Типы и применение железобетонных опор: а – промежуточная 6 – 10 кВ;

б – угловая промежуточная 6 – 35 кВ; в – анкерно-угловая одноцепная

на оттяжках 6 – 35 кВ; г – промежуточная двухцепная 110 – 220 кВ;

д – промежуточная одноцепная портальная 330 – 500 кВ

Рисунок 7.16 – Типы и применение металлических опор:

а – промежуточная одноцепная башенного типа 35 – 330 кВ;

б – промежуточная двухцепная башенного типа 35 – 330 кВ;

в – промежуточная одноцепная на оттяжках 110 – 330 кВ;

г – промежуточная портальная на оттяжках 330 – 500 кВ;

д – промежуточная свободно стоящая типа «рюмки» 500 – 750 кВ;

е – промежуточная на оттяжках типа «набла» 750 кВ

К основным их элементам относят:

1 – стойки;

2 – траверсы;

3 – тросостойки;

4 – оттяжки;

5 – фундамент.

Металлические опоры прочны и надежны, но достаточно металлоемкие, занимают большую площадь, требуют для сооружения специальных железобетонных фундаментов и в процессе эксплуатации должны окрашиваться для предохранения от коррозии.

Металлические опоры и 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 разработаны унифицированные металлические и железобетонные опоры различных типов для ВЛ всех напряжений, что позволяет серийно их производить, ускорять и удешевлять сооружение линий.

 

7.4.3 Грозозащитные тросы

Грозозащитные тросы наряду с искровыми промежутками, разрядниками, ограничителями перенапряжений и устройствами заземления служат для защиты линии от атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов). Тросы подвешивают над фазными проводами (рисунок 7.12) на ВЛ напряжением 35 кВ и выше в зависимости от района грозовой деятельности и материала опор, что регламентируется ПУЭ. В качестве грозозащитных проводов обычно применяются стальные оцинкованные канаты марок С-35, С-50 и С-70, а при использовании тросов для высокочастотной связи – сталеалюминиевые провода.

Крепление тросов на всех опорах ВЛ напряжением 220 – 750 кВ должно быть выполнено при помощи изолятора, шунтированного искровым промежутком. На линиях 35 – 110 кВ крепление тросов к металлическим и железобетонным промежуточным опорам осуществляется без изоляции троса.

 

7.4.4. Изоляторы воздушных линий

Изоляторы для воздушных линий (линейные изоляторы) предназначены для изоляции и крепления проводов. Они изготавливаются из фарфора и закаленного стекла – материалов, обладающих высокой механической и электрической прочностью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Существенным достоинством стеклянных изоляторов является то, что стекло рассыпается, это облегчает нахождение поврежденных изоляторов на линии. По конструкции, способу закрепления на опоре линейные изоляторы разделяют на штыревые и подвесные.

Штыревые изоляторы (рисунок 7.17, 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 (рисунок 7.17, 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. Подвесные изоляторы собираются в гирлянды (рисунок 7.17, г) поддерживающие на промежуточных опорах и натяжные на анкерных. Количество изоляторов в гирлянде зависит от напряжения, типа и материала опор, загрязненности атмосферы. Например, в линии 35 кВ – 3 – 4 изолятора, 220 кВ – 12 – 14; на линиях с деревянными опорами, обладающих повышенной грозоупорностью, количество изоляторов гирлянде на один меньше, чем на линиях с металлическими опорами; в натяжных гирляндах, работающих в наиболее тяжелых условиях, устанавливают на 1 – 2 изолятора больше, чем в поддерживающих.

Рисунок 7.17 – Изоляторы воздушных линий: а – штыревой 6 – 10 кВ; б – штыревой 35 кВ; в – подвесной; г, д – стержневые полимерные

Разработаны и проходят опытную промышленную проверку изоляторы с использованием полимерных материалов (рисунок 7.17, г, д). Они представляют собой стержневой элемент из стеклопластика, защищенный покрытием с ребрами из фторопласта или кремнеорганической резины. Стержневые изоляторы по сравнению с подвесными имеют меньший вес и стоимость, более высокую механическую прочность, чем из закаленного стекла. Основная проблема – обеспечить возможность их длительной (более 30 лет) работы.

 

7.4.5 Линейная арматура

Линейная арматура предназначена для закрепления проводов к изоляторам и тросов к опорам и содержит следующие основные элементы: зажимы, соединители, дистанционные распорки и др. (рисунок 7.18).

Поддерживающие зажимы применяют для подвески и закрепления проводов ВЛ на промежуточных опорах с ограниченной жесткостью заделки (рисунок 7.18, а). На анкерных опорах для жесткого крепления проводов используют натяжные гирлянды и зажимы – натяжные и клиновые (рисунок 7.18, б, в).

Сцепная арматура (серьги, уши, скобы, коромысла) предназначены для подвески гирлянд на опорах. Поддерживающая гирлянда (рисунок 7.18, г) закрепляется на траверсе промежуточной опоры с помощью серьги 1, вставляемой другой стороной в шапку верхнего подвесного изолятора 2. Ушко 3 используется для прикрепления к нижнему изолятору гирлянды поддерживающего зажима 4.

Дистанционные распорки (рисунок 7.18, д), устанавливаемые в пролетах линий 330 кВ и выше с расщепленными фазами, предотвращают схлестывание, соударения и закручивания отдельных проводов фаз.

Соединение отдельных участков провода производится с помощью овальных или прессуемых соединителей (рисунок 7.18, е, ж). В овальных соединителях провода либо скручиваются, либо обжимаются; в прессуемых соединителях, применяемых для соединения сталеалюминиевых проводов больших сечений, стальная и алюминиевые части опрессовываются отдельно.

 

Рисунок 7.18 – Линейная арматура воздушных линий:

а – поддерживающий зажим; б – болтовой натяжной зажим; в – прессуемый (клиновой) болтовой зажим; г – поддерживающая гирлянда изоляторов; д – дистанционная распорка; е – овальный соединитель; ж – прессуемый соединитель

 

7.4.6. Компактные ЛЭП

Результатом развития техники передачи электроэнергии на дальние расстояния являются различные варианты компактных ЛЭП, характеризующихся меньшим расстоянием между фазами и, как следствие, меньшими индуктивными сопротивлениями и шириной трассы линии (рисунок 7.19). При использовании опор «охватывающего типа» (рисунок 7.19, а) уменьшение расстояния достигается за счет расположения всех фазных расщепленных конструкций внутри «охватывающего портала» или по одну сторону от стойки опор (рисунок 7.19, б). Сближение фаз обеспечивается с помощью междуфазных изоляционных распорок. Предложены различные варианты компактных линий с нетрадиционными схемами расположения проводов расщепленных фаз (рисунок 7.19, в – и). Кроме уменьшения ширины трассы на единицу передаваемой мощности, компактные линии могут быть созданы для передачи повышенных мощностей (до 8 – 10 ГВт); такие линии вызывают меньшую напряженность электрического поля на уровне земли и обладают рядом других технических достоинств.

Рисунок 7.19 – Расположение проводов фаз компактных линий электропередачи:

а – на опоре «охватывающего типа»; б – на двухцепной линии с междуфазовыми изоляционными распорками; в – плоское; г – параболическое; д – плоскотреугольное;

е – коаксиальное двухсегментарное; ж – коаксиальное четырехсегментарное;

з – двойное коаксиальное; и - коаксиальное

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.