Теоретические сведения. к лабораторным работам по одноимённому курсу

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по одноимённому курсу

для студентов специальности

1-43 01 02 " Электроэнергетические системы и сети"

Гомель 2011

Авторы-составители:

доцент кафедры " Электроснабжение", к.т.н. Лычёв Пётр Васильевич;

доцент кафедры " Электроснабжение", к.т.н. Медведев Константин Михайлович.

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Электрические сети» предназначены для студентов дневной формы обучения специальности 1-43 01 02 " Электроэнергетические системы и сети». – Гомель: ГГТУ, 2011. – 50 с.

Методические указания содержат краткие теоретические сведения, задания и порядок выполнения по семи лабораторным работам, позволяющим студентам закрепить знания по конструкциям воздушных и кабельных линий, режимам работы линий электропередачи, разомкнутых и замкнутых электрических сетей, устройствам поперечной и продольной компенсации в рамках основных разделов рабочей программы дисциплины «Электрические сети».

Для студентов специальности 1-43 01 02 «Электроэнергетические системы и сети».

Рецензент:

ã Гомельский государственный технический университет

имени П.О. Сухого, 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Конструктивные элементы воздушных линий

Цель работы

Знакомство с конструкцией, областью применения и условиями работы воздушных линий электропередачи.

Теоретические сведения

Воздушные линии (ВЛ) предназначены для передачи и рас­пределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе.

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

Провода ВЛ служат для передачи электриче­ской энергии. По конструкции они делятся на одно- и многопроволочные. Многопроволочные провода бывают монометаллические (алюминиевые) и комбинированные (сталеалюминиевые).

Алюминиевые провода марок А, Ап (рис.1.1, а, б) состоят из несколь­ких повивов проволок одного диаметра. Они обладают невысокой меха­нической прочностью и чаще применяются на ВЛ до 1 кВ.

Рис. 1.1 Конструкции алюминиевых и сталеалюминиевых проводов: а – А-70; б – А-150; в – полый алюминиевых провод; г – АС-70/11; д – АС-150/24; е – АС-240/32

Часто на ВЛ используются многопроволочные монометаллические провода марок АЖ и АН из алюминиевых сплавов повышенной прочности, которые дешевле сталеалюминиевых проводов.

Стальные многопроволочные провода марки ПС иногда используются на ВЛ сельскохозяйственного назначения.

К монометаллическим проводам также относят полые провода, применяемые с целью снижения короны для ошиновки подстанций (рис.1.1, в).

Комбинированные сталеалюминиевые провода марок АС наиболее широко используются на ВЛ напряжением более 1 кВ. Они состоят из одно- или многопроволочного стального сердеч­ника и внешних алюминиевых повивов (рис.1.1, г, д, е).

С защитой от коррозии выпускаются сталеалюминиевые провода марок АКП, АСКС, АСК и АСКП. Максимальной коррозий­ной стойкостью обладают провода АСКП.

Опоры ВЛ поддерживают провода на определенной высоте над землей, водой или сооружением, обеспечивая требуемый габарит.

По числу цепей опоры, как правило, бывают одно- и двухцепные.

Конструкция опоры во многом определяется расположением на ней проводов (рис.1.2).

Рис. 1.2 Расположение проводов на опорах: а – треугольником; б – горизонтальное; в – " обратной ёлкой"; г – шестиугольником

По назначению опоры ВЛ делятся на анкерные, угловые, промежу­точные и специальные.

Промежуточные опоры наиболее просты и служат для поддержания проводов на пря­мых участках ВЛ.

Анкерные опоры предназначены для жестко­го закрепления проводов в особо ответственных точках ВЛ: на концах линий и прямых участков, на пересечении важных инженерных сооружений. Опоры данного типа обычно значительно сложнее и дороже промежуточных.

Угловые опоры устанавливают в точках, где линия делает поворот. Они могут быть анкерного (при угле поворота ВЛ более 20°) и проме­жуточного типов.

Специальные опоры бывают следующих типов: переходные – для больших пролетов при пересечении рек, уще­лий; транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опоре; ответвительные – для выпол­нения ответвления от ВЛ.

В зависимости от материала опоры ВЛ делят на железобе­тонные, металлические и деревянные.

Изоляторы применяют для изоляции и крепления проводов на опоре. Они изготавливаются из фарфора или закаленного стекла. В отличие от фарфора, закаленное стекло при пробое изолятора рассыпается, что облегчает поиск поврежденных изоляторов на линии.

По конструкции изоляторы делят на штыревые, подвес­ные и стержневые.

Штыревыеизоляторы применяются на ВЛ до 1 кВ, 6-20 кВ и реже – 35 кВ (рис.1.3). Они крепятся к опорам на штырях или крюках с помощью пласт­массовых колпачков.

Рис. 1.3 Штыревые изоляторы: а, б – фарфоровые на 0, 38 и 10 кВ; в – стеклянный на 10 кВ; г – фарфоровый на 35 кВ

Подвесные изоляторы применяются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше.Они состоят из фар­форовой или стеклянной изолирующей части 1 (рис.1.4, а), шап­ки из ковкого чугуна 2, ме­таллического стержня 3 и армирующей цементной связки 4. Подвесные изоля­торы собираются в поддерживающие (для промежуточных опор) или натяжные (для анкерных опор) гирлянды. Число изоляторов в гирлянде определяется напряжением линии: 35 кВ – 3...4 изолятора; 110 кВ – 6...8.

	а

Рис. 1.4 Подвесной (а) и стержневой полимерный (б) изоляторы

Стержневыеполимерные изоляторы (рис.1.4, б), которые нашли применение в последнее время, представляют собой не­сущий стержневой элемент из высокопрочных нитей стеклопла­стика. На него для увеличения поверхности изолятора армиру­ются изоляционные тарелки. Такие изоляторы позволяют заме­нить целые гирлянды на ВЛ соответствующих классов напряжения. Масса полимерных изоляторов в несколько раз меньше массы гирлянд подвесных изоляторов.

Линейная арматура предназначена для крепления гирлянд изоляторов к опорам, подвески проводов к гирляндам, сборки многоцепных гирлянд, соединения проводов и их защиты от вибрации и т.д. Её можно разделить на следую­щие группы: поддерживающие зажимы, натяжные зажимы, сцепная арматура, соединительные зажимы, защитная арматура, гасители вибрации, дистанционные распорки.

Поддерживающие зажимы служат для подвески и крепления проводов ВЛ к поддерживающим гирляндам на промежуточных опорах.

Натяжные зажимы применяются для крепления проводов к натяжным гирляндам изоляторов на опорах анкерного типа.

Сцепная арматура служит для соединения гирлянды изоляторов с опорой и за­жимами, для образования многоцепных гирлянд. В их состав входят: серьги, ушки, скобы, коромысла, промежуточные зве­нья, узлы крепления гирлянд к опорам.

Соединительные зажимы предназначены для соединения проводов, которые выпускаются отрезками определенной длины.

Защитная арматура позволяет вы­ровнять напряжение, приложенное к первым изоляторам со стороны провода, защищает от перенапряжений. К ней от­носят защитные кольца и экраны, раз­рядные рога.

Гасители вибрации защищают провода от вибрации.

Грозозащитные тросы защищают провода от непосредственного попадания в них молнии. Тросы подвешивают над фазными проводами на ВЛ 35 кВ и выше в зависимости от района по грозовой деятельности и материала опор. В качестве грозозащитных тросов ВЛ используются сталь­ные канаты или сталеалюминиевые прово­да.

В настоящее время в распределительных сетях напряжением до 1 кВ широкое применение находят воздушные ЛЭП с проводами, изолированными полиэтиленовой оболочкой (ВЛИ), а в сетях напряжением 6-35 кВ – с защищенными проводами (ВЛЗ).

Стоимость таких линий выше, чем традиционных воздуш­ных линий с неизолированными алюминиевыми и сталеалюминевыми проводами, однако они обладают рядом преиму­ществ:

• затраты на их эксплуатацию ниже, чем для традиционных линий, а надежность электроснабжения потребителей выше;

• снижаются габариты линий до земли и инженерных со­оружений, что позволяет уменьшать высоту и стои­мость опор;

• снижаются затраты на монтаж линий;

• упрощается ремонт и монтаж линий, сокращаются их сроки;

• снижается возможность несанкционированных подклю­чений к линиям;

• снижается возможность поражения электрическим током при монтаже, ремонте и эксплуатации, а также при работах вблизи линии;

• по сравнению с традиционными линиями они имеют бо­лее низкое реактивное сопротивление.

Для ВЛИ напряжением 0, 38 кВ и ответвлений от них к жилым домам и хозяйственным постройкам применяют двух-, трёх- и четырёхпроводные самонесущие изолированные про­вода (СИП). Они могут содержать провод для подключения уличного освещения и состоят из трех изолированных фазных проводов, выполненных из уплотненных алюминиевых проволок, скру­ченных поверх несущего нулевого провода.

В проводах СИП-1 и СИП-2 всю механическую нагрузку несет неизолированный нулевой провод, который выполняется из сталеалюминевого провода или провода из алюминиевого сплава. В проводах СИП-1А и СИП-2А нулевой провод изолирован, а несущими являются все четыре провода (рис.1.5).

		1 – несущий нулевой провод; 2 – фазные провода; 3 – изоляция из полиэтилена

Рис. 1.5 Самонесущие изолированные провода (СИП): а – внешний вид; б – СИП-1, СИП-2; в – СИП-1А, СИП-2А

 

В проводах СИП-1 и СИП-1А изоляция выполняется из термопластичного светостабилизированного полиэтилена, в проводах СИП-2 и СИП-2А – из сшитого светостабилизиро­ванного полиэтилена.

В проводе СИП-4 фазные и нулевой провода выполнены из алюминия и имеют одинаковую площадь сече­ния (рис.1.6). Изоляцию СИП-4 выполняют из термопластичного све­тостабилизированного полиэтилена, СИПн-4 – из светостабилизированной полимерной композиции, не распространяющей горение, СИПс-4 – из сшитого светостабилизированного по­лиэтилена.

		1 – токопроводящая жила; 2 – изоляция из полиэтилена

 

 

Рис. 1.6 Самонесущий изолированный провод СИП-4: а – внешний вид; б – конструкция провода

 

Провода ВЛИ скручены в жгут и могут крепиться с помощью крюков, кронштейнов и арматуры к опорам, стенам зданий и сооружений.

На ВЛЗ напряжением 10-20 кВ применяют одножильный самонесущий изолированный провод СИП-3 (рис.1.7). Он состоит из токопроводящей жилы и изолирующей оболочки из сшитого светостабилизированного полиэтилена. Жила площа­дью сечения 35-150 мм² выполнена из алюминиевого сплава высокой прочности или алюминиевого провода, упрочненного стальной проволокой.

		1 – токопроводящая жила; 2 – изоляция из полиэтилена

 

 

Рис. 1.7 Самонесущий изолированный провод СИП-3: а – внешний вид; б – конструкция провода

 

Для ВЛЗ напряжением 35 кВ выпускают провода с защит­ной изоляцией ПЗВ и ПЗВГ (грозоустойчивый) (рис.1.8). Провод ПЗВ предназначен для магистральных линий, провод ПЗВГ – для ВЛЗ, проходящих по населенным пунктам и на участках линий вблизи подстанций. Токопроводящая жила выполнена из проволок алюминиевого сплава площадью сече­ния от 35 до 240 мм². Изоляция состоит из слоев сшитого по­лиэтилена.

 

 

Рис. 1.8 Самонесущие изолированные провода для ВЛЗ напряжением 35 кВ: а – провод марки ПЗВ; б – провод марки ПЗВГ

 

Для одновременной передачи электрической энергии и оп­тических сигналов связи по ВЛЗ напряжением 10 кВ разрабо­тан провод ПЗВ-О (СИП-О) (рис.1.9).

 

а

б

4 5

1

2

1 – центральный силовой элемент; 2 – токоведущие жилы; 3 – оптический модуль; 4 – водоблокирующий наполнитель; 5 – защитная оболочка

 

	3

Рис. 1.9 Самонесущий изолированный провод марки ПЗВ-О (СИП-О): а – внешний вид; б – конструкция провода

Токоведущие жилы провода ПЗВ-О выполняются из алюминия или алюминиевого сплава. Опти­ческий модуль, содержащий от 2 до 24 волокон, изолирован гидрофобным наполнителем. Снаружи провод защищен обо­лочкой из сшитого полиэтилена. Прочность конструкции обеспечивается центральным силовым элементом из стальной проволоки или алюминиевого сплава.