Холянов В.С., Холянова О.М. Основы электроэнергетики

Подождите немного. Документ загружается.

На ВЛ 110-500 кВ длиной более 100 км для ограничения несимметрии

токов и напряжений должен выполняться один полный цикл транспозиции. На

двухцепных ВЛ схемы транспозиции должны быть одинаковыми.

Обслуживание ВЛ должно предусматриваться с ремонтно-производст-

венных баз и ремонтно-эксплуатационных пунктов.

К ВЛ 110 кВ и выше должен быть обеспечен в любое время года подъезд

на возможно близкое расстояние, но не далее чем на 0,5 км от трассы ВЛ. Для

проезда вдоль трассы указанных ВЛ и для подъезда к ним должна быть

расчищена от насаждений, пней, камней и т.п. полоса земли шириной не менее

2,5 м.

Опоры ВЛ рекомендуется устанавливать вне зоны размыва берегов с

учётом возможных перемещений русел и затопляемости района, а также вне

мест, где могут быть потоки дождевых и других вод, ледоходы (овраги, поймы

рек и др.).

На опорах ВЛ на высоте 2,5-3,0 м должны быть нанесены следующие

постоянные знаки:

- порядковый номер - на всех опорах;

- номер ВЛ или её условное обозначение на концевых опорах, первых

опорах ответвлений от линии, в месте пересечения линий одного напряжения;

- предупреждающие плакаты - на всех опорах ВЛ в населённой

местности;

- плакаты, на которых указаны расстояния от опоры ВЛ до кабельной

линии связи.

Металлические опоры и подножники, выступающие металлические

части железобетонных опор и все металлические детали деревянных и железо-

бетонных опор ВЛ должны быть защищены от коррозии путём оцинковки или

окраски стойким покрытием. Очистка, грунтовка и окраска должны

производиться только в заводских условиях.

Для определения мест повреждения на ВЛ 110 кВ и выше должны быть

предусмотрены специальные проборы, устанавливаемые на подстанциях. При

прохождении этих ВЛ в районах, где может быть гололёд с толщиной стенки

15 мм и более, рекомендуется предусматривать устройства, сигнализирующие

о появлении гололёда.

Для ВЛ, проходящих в районах с толщиной стенки гололеда 20 мм и

более, а также в местах с частыми образованиями гололёда или изморози в

сочетании с сильными ветрами, рекомендуется предусматривать плавку гололеда

на проводах.

На ВЛ с плавкой гололёда должны быть предусмотрены устройства,

сигнализирующие о появлении гололёда.

Трасса ВЛ должна выбираться по возможности кратчайшей. В районах с

большими отложениями гололёда, сильными ветрами, лавинами, оползнями,

камнепадами, болотами и т.п. необходимо при проектировании предусмат-

ривать по возможности обходы особо неблагоприятных мест, что должно

быть обосновано сравнительными технико-экономическими расчётами.

2.2. Традиционные воздушные линии электропередачи

2.2.1. Конструктивные элементы ВЛ

Воздушные линии электропередачи предназначены для передачи

электроэнергии на большое расстояние по проводам, в том числе для

распределения электроэнергии по территории промышленного предприятия, где

могут применяться воздушные линии низкого напряжения (НН) и высокого

напряжения (ВН). Основными конструктивными элементами ВЛ явля-

ются: провода, тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура. Провода служат

для передачи электроэнергии. В верхней части опор над проводами для защиты

ВЛ от грозовых перенапряжений монтируют грозозащитные тросы.

Опоры поддерживают провода и тросы на определенной высоте над

уровнем земли или воды.

Изоляторы изолируют провода от опоры. С помощью линейной арматуры

провода закрепляются на изоляторах, а изоляторы на опорах.

Наибольшее распространение получили одно- и двухцепные ВЛ. Одна цепь

трехфазной ВЛ состоит из проводов разных фаз. Две цепи могут располагаться на

одних и тех же опорах.

2.2.2. Провода и грозозащитные тросы

На ВЛ применяются неизолированные провода, т. е. без изолирующих

покровов.

ВЛ могут выполняться с одним или несколькими проводами в фазе; во

втором случае фаза называется расщепленной.

Диаметр проводов, их сечение и количество в фазе, а также расстояние

между проводами расщепленной фазы определяются расчетом.

По конструктивному исполнению делают одно- и многопроволочные

провода и полые провода.

Однопроволочные провода состоят из одной круглой проволоки. Они

дешевле многопроволочных, но имеют меньшую механическую прочность.

Стальные однопроволочные провода (ПСО) применяют редко из-за высокого

удельного электрического сопротивления стали. Обычно они используются при

небольших нагрузках в сельскохозяйственных сетях. Алюминиевые однопро-

волочные провода вообще не выпускаются промышленностью из-за низкой

механической прочности.

Многопроволочные алюминиевые провода обычно применяются в

сетях на 0,38 кВ. При более высоких напряжениях используют

сталеалюминиевые провода марок АС, АСКС, АСК и других в

зависимости от способа их исполнения. Например, АСК состоит из

алюминиевых проволок и стального сердечника из стальных оцинкованных

проволок, изолированных двумя лентами из полиэтилентерефталатной плёнки,

заполненной смазкой. Стальные многопроволочные провода обозначаются

ПМС.

Конструкции и общий вид неизолированных проводов приведены на

рис. 2.1,а. Однопроволочный провод (рис. 2.1,6) состоит из одной круглой

проволоки. Многопроволочные провода из одного металла (рис. 2.1,в) состоят

из нескольких свитых между собой проволок. При увеличении сечения растёт

число проволок. В многопроволочных проводах из двух металлов -

сталеалюминиевых проводах (рис..2.1,г) - внутренние проволоки (сердечник

провода) выполняется из стали, а верхние - из алюминия.

Стальной сердечник увеличивает механическую прочность, а алюминий

является токопроводящей частью провода, так как поверхностный эффект на

переменном токе вытесняет линии тока к поверхности проводника.

Полые провода (рис.2.1,д) изготовляют из плоских проволок,

соединенных друг с другом в паз, что обеспечивает конструктивную

прочность провода. У таких проводов больший по сравнению со сплошным

диаметр, благодаря чему повышается напряжение появления

коронирующего разряда на проводах и значительно снижаются потери

энергии на корону. Полые провода применяются на ВЛ редко. Они главным

образом используются для ошиновки подстанций 330 кВ и выше. Для

снижения потерь электроэнергии на корону ВЛ при напряжении более 330

кВ каждая фаза ВЛ расщепляется на несколько проводов.

Материал проводов должен иметь высокую электрическую

проводимость. На первом месте по проводимости стоит медь, затем

алюминий; сталь имеет значительно более низкую проводимость. Провода и

тросы должны быть выполнены из металла, обладающего достаточной

прочностью. По механической прочности на первом месте стоит сталь.

Материал проводов и тросов должен быть стойким по отношению к коррозии и

химическим воздействиям.

Рис. 2.1. Конструкции проводов ВЛ: а - общий вид многопроволочного

провода; б - сечение однопроволочного провода; в, г - сечения много-

проволочных проводов из одного и двух металлов; д - сечение пуcтотелого

провода

Медь при своих высоких качествах - хорошей проводимости, большой

механической прочности и коррозионной стойкости - дорога и дефицитна.

Поэтому в настоящее время медные провода для выполнения ВЛ не

применяются. Их использование допускается в контактных сетях, сетях

специальных производств (шахт, рудников и др.).

Алюминий — наиболее распространенный в природе металл. Его

удельная проводимость составляет 65,5% проводимости меди. Большая

проводимость, легкость и распространенность в природе алюминия привели к

эффективному использованию его в качестве токопроводящего металла для

проводов и кабелей. Основной недостаток алюминия - относительно малая

механическая прочность.

Алюминиевые провода марок А и АКП из-за недостаточно высоких

физико-механических свойств используются, как правило, лишь для подвески

на ВЛ напряжением до 35 кВ с небольшими пролетами и в условиях

слабогололёдных районов.

Провод марки А состоит из алюминиевых проволок одного диаметра

(число проволок от 7 до 61), скрученных концентрическими повивами; АКП -

провод марки А, но его межпроволочное пространство заполнено нейтральной

смазкой повышенной термостойкости, противодействующей появлению

коррозии. Коррозионно-стойкий провод АКП применяется для ВЛ вблизи

морских побережий, солёных озёр и химических предприятий.

Провода из сплавов алюминия (АН - нетермообработанный, АЖ -

термообработанный сплав) имеют большую механическую прочность и

примерно такую же проводимость, как и провода марки А. С успехом могут

применяться как на ВЛ 6-35 кВ (провода марки АН), так и на ВЛ до 110 кВ

(провода марки АЖ).

Сталеалюминиевые провода наиболее широко применяются на ВЛ.

Проводимость стального сердечника не учитывается, а за электричес-

кое сопротивление принимается только сопротивление алюминиевой части. В

соответствии с ГОСТ 839-80 выпускаются сталеалюминиевые провода марок

АС, АСО, АСУ (нормальной, облегчённой и усиленной конструкции). Провод

марки АС состоит из стального сердечника и алюминиевых проволок. Он

предназначен для ВЛ при прокладке их на суше, кроме районов с

загрязнённым вредными химическими соединениями воздухом. Коррозионно

стойкие провода АСКС, АСКП, АСК предназначены для ВЛ, проходящих по

побережьям морей, солёных озёр и в промышленных районах с загрязнённым

воздухом; АСКС и АСКП – это провода марки АС, но межпроволочное

пространство стального сердечника (С) или всего провода (П) заполнено

смазкой повышенной термостойкости.

В обозначении марки провода вводится номинальное сечение

алюминиевой части провода и сечение стального, например АС 120/19 или

АСКС 150/34.

По условиям короны при отметках до 1000 м над уровнем моря ПУЭ

рекомендует применять на ВЛ провода сечением не менее:

на напряжение 110 кВ – АС 70/11,

150 кВ – АС 120/19,

220 кВ – АС 240/39,

330 кВ – АС 600/72,

500 кВ - 3*АС 300/66, с расщеплённой фазой,

- 2*АС 700/86, с расщеплённой фазой.

Неизолированные сталеалюминиевые провода нового поколения со

сниженным активным сопротивлением переменному току.

Погонное активное сопротивление провода переменному току существенно

зависит от параметров скрутки повивов. Основным фактором , определяющим

коэффициент добавочных потерь энергии в проводе, является обусловленный

скруткой продольный магнитный поток в стальном сердечнике. С ним связаны

потери энергии от гистерезиса и вихревых токов в стальных проволоках, а также от

неравномерного распределения тока по отдельным повивам.

Вследствие противоположного направления скрутки смежных повивов в

проводах общепринятой конструкции магнитодвижущие силы, действующие в

сердечнике и создаваемые токами повивов, частично взаимно компенсируются. При

чётном числе алюминиевых повивов результирующий продольный магнитный поток

оказывается мал и не влияет на активное сопротивление провода.

Однако в проводах с одним и тремя повивами алюминиевых проволок

стальной сердечник намагничивается значительным магнитным потоком и

добавочные потери энергии в диапазоне нормальных нагрузок составляют

соответственно 20-50 и 3-15 %. Необходимость использования проводов с нечётным

числом повивов алюминия – это следствие ограничений, накладываемых на допус-

тимое значение диаметра алюминиевых проволок. При диаметре свыше 4,5 мм

снижается удельная прочность и гибкость алюминиевой проволоки, а при диаметре

1,5 мм усложняется технология изготовления проволоки и провода в целом.

Активное сопротивление сталеалюминиевых проводов с нечётным числом

повивов можно снизить компенсацией продольного магнитного потока в сердечнике

или использованием сердечника из новой немагнитной стали. Для компенсации

магнитного потока необходимо уменьшить разницу между суммарными

поперечными сечениями разнонаправленных алюминиевых повивов, например, за

счёт применения в них проволок разного диаметра.

В трёхповивных проводах наилучший эффект достигается при относительном

увеличении диаметра проволок второго повива и уменьшении диаметра проволок

первого (внутреннего) повива. Компенсация магнитного потока в стальном

сердечнике путём снижения относительной доли тока в первом повиве приводит к

уменьшению сопротивления провода в целом.

На рис. 2.2 показаны поперечные сечения энергосберегающих трёхповивных

модифицированных и стандартных проводов.

Рис. 2.2. Конструкция трёхповивных проводов: а) – модифицированного

АСМ 400/51; б) – серийного АС 400/51.

За счёт применения модернизированных трёхповивных проводов можно

снизить потери электроэнергии на ВЛ на 2 - 13 %.

Другим эффективным средством снижения активного сопротивления

сталеалюминиевого провода может быть применение сердечника из

немагнитной или маломагнитной азотсодержащей стали. В этом случае

(независимо от числа повивов алюминия и параметров скрутки) добавочными

потерями энергии в проводе, обусловленными сердечником, пренебрегают.

Поэтому можно сохранить более технологичную конструкцию сталеалюми-

ниевых проводов.

Наибольший эффект достигается для проводов с одним повивом

алюминия. Их активное сопроивление снижается на промышленных частотах на

20 – 50 %, по повышенных – в 3 – 4 раза.

В качестве грозозащитных тросов на линиях 35 кВ применяются, как

правило, стальные многожильные оцинкованные канаты сечением 35-50 мм

50-70 мм

на ВЛ 110-220 кВ. На особо ответственных переходах и в зонах

химического воздействия, а также при использовании грозозащитного троса для

высокочастотной связи и в случаях, когда это необходимо по условиям

термической стойкости, в качестве грозозащитного троса применяют

сталеалюмиевые провода общего применения или специальные.

Грозотросы нового поколения из азотсодержащей нержавеющей стали.

Ежегодно при проведении ревизий и послеаварийных осмотров во многих

энергосистемах выявляют и заменяют большое количество грозотросов,

непригодных к дальнейшей эксплуатации. Как показывает анализ повреждений

ВЛ, примерно 3–5 % общего числа отказов ВЛ составляют обрывы грозотросов,

поэтому для повышения надёжности ВЛ следует использовать грозотросы из

новой высокопрочной азотсодержащей стали.

В настоящее время освоен серийный выпуск таких тросов для работы в

морских условиях и агрессивных средах, для нужд рыболовной и нефтегазо-

добывающей промышленности, а также электроэнергетики и волоконно-опти-

ческих линий связи.

Проволока из азотсодержащей нержавеющей стали обладает

исключительной коррозионной стойкостью, поэтому антикоррозионное

покрытие (оцинковка или алюминирование) для неё не требуется.

2.2.3. Опорные конструкции

Опоры и фундаменты на ВЛ напряжением 35-110 кВ имеют значи-

тельный удельный вес как в части материалоёмкости, так и в стоимостном отно-

шении. Достаточно сказать, что стоимость смонтированных опорных конструк-

ций на этих ВЛ составляет, как правило, 60-70 % полной стоимости сооружения

ВЛ. Для линий, расположенных на промышленных предприятиях и непосредс-

твенно прилегающих к ним территориях, этот процент может быть ещё выше.

Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов

линий на определённом расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность

людей и надёжную работу линии.

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп

различаются способом подвески проводов.

Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в

смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опо-

рах провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного

типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры

значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой

линии должно быть минимальным.

Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспри-

нимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с

помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис. 2.3.

На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозицион-

ные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и

угловыми.

Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с элект-

ростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти

опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии,

так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.