РОСЖЕЛДОР

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования «Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Факультет – Энергетический

Кафедра «Автоматизированные системы электроснабжения»

Специальность 190401 – Электроснабжение железных дорог

Отчёт по практическим работам по дисциплине «Контактные сети и лэп»

Выполнил

ст. гр. ЭС-III- 175 ___________________________________ Кохан А.Ю.

Дата ____________________

Проверил

к.т.н, доцент ___________________________________ Бодров П.А.

Практическая работа №1 Провода и тросы

Цель работы: изучить провода их марки, варианты расположения на опорах ЛЭП, критерии выбора проводов, способы соединения между собой.

Провод — электротехническое изделие, служащее для соединения источника электрического тока с потребителем, компонентами электрической схемы. Провод состоит из проводящей жилы и изоляции.

В качестве проводящей жилы, как правило, используется медная или алюминиевая проволока. Жила может состоять из нескольких проволок (обычно скрученных) - многопроволочная жила. Не путать с многожильным проводом, где каждая жила является самостоятельным проводом. Однопроволочные провода обладают большей жесткостью (а значит лежат так, как их проложили, без использования креплений) и меньшим сопротивлением на низких частотах. Многопроволочные обладают лучшей гибкостью и на высоких частотах обеспечивают меньшее электрическое сопротивление за счёт более однородного распределения плотности тока в поперечном сечении жилы.

В качестве изоляции используются лаковое покрытие, полимеры, бумага, волокнистые материалы (шёлк, хлопок), а также их комбинации. Иногда в качестве изолятора медного проводника используется оксидная плёнка. У голых проводов изоляция отсутствует.

Провода классифицируются по проводимости, площади поперечного сечения или диаметру, материалу проводника, типу изоляции, гибкости, теплостойкости и т. п.

Раньше на воздушных линиях применялись медные провода, а теперь используют алюминиевые, сталеалюминевые и стальные, а в отдельных случаях и провода из специальных сплавов алюминия – альдрея и др. Грозозащитные тросы выполняются, как правило, из стали.

По конструкции различают:

1. Однопроволочные провода, состоящие из одной проволоки сплошного сечения (рис. 1, а).

2. Многопроволочные провода из одного металла, состоящие из скрученных между собой отдельных проволок (рис. 1, б).

3. Многопроволочные провода из двух металлов – стали и алюминия или стали и бронзы. Сталеалюминевые провода обычной конструкции (марки АС) состоят из стальной оцинкованной жилы, вокруг которой расположена алюминиевая часть, состоящая из 6, 24 или более проволок (рис. 1, в). 

Рис. 1. Конструкция проводов воздушных линий: а – однопроволочные провода; б – многопроволочные провода; в – сталеалюминевые провода.

По материалу изготовления:

1. Медные провода.

Медные провода, изготовленные из твердотянутой медной проволоки, обладают малым удельным сопротивлением (r = 18,0 Ом × мм2/ км) и хорошей механической прочностью: предельное сопротивление разрыву sп = 36… 40 кгс/мм2, успешно противостоят атмосферным воздействиям и коррозии от вредных примесей в воздухе. Медные провода эксплуатируются на линиях до 35 кВ. В контактных сетях используются многопроволочные провода медные сечением 95-120 .

Плюсы:

• Высокая электропроводность.

• Устойчивость к атмосферным условиям.

Минусы:

• Высокая стоимость.

• Низкая динамическая устойчивость.

Медные провода маркируют буквой М с прибавлением номинального сечения провода. Так, медный провод с номинальным сечением 50 мм2 обозначается М – 50.

Медь в настоящее время является дефицитным дорогостоящим материалом, поэтому в качестве проводов воздушных линий электропередачи практически не используется.

2. Алюминиевые провода

Алюминиевые провода применяются на линиях до 35 кВ и длиной пролета между опорами до 150м. Они обладают меньшей массой, большим удельным сопротивлением (r = 28,7…28,8 Ом × мм2/км) и меньшей механической прочностью (sп = 16…18 кгс/мм2). Алюминиевые провода применяют главным образом в местных сетях. Малая механическая прочность этих проводов не допускает большого тяжения. Чтобы избежать больших стрел провеса и обеспечить требуемый минимальный габарит линии до земли, приходится уменьшить расстояние между опорами, а это удорожает линию.

Плюсы:

• Высокая проводимость.

• Недорогая стоимость.

Минусы:

• Низкая динамическая устойчивость

• Подверженность к химическому воздействию.

Маркировка: А—10,16,35,70….185,…..1000 . Для повышения механической прочности алюминиевых проводов их изготовляют многопроволочными, из твердотянутых проволок. Хорошо перенося атмосферные воздействия, алюминиевые провода плохо противостоят воздействию вредных примесей воздуха. Поэтому для воздушных линий, сооружаемых вблизи морских побережий, соленых озер и химических предприятий, рекомендуются алюминиевые провода марки АКП, защищенные от коррозии.

3. Стальные провода

Стальные провода обладают большой механической прочностью: предельное сопротивление при разрыве sп = 55…70 кгс/мм2. Стальные провода бывают как однопроволочными, так и многопроволочными. Выполняются одножильными с сечением до 5 (ПСО).

Плюсы:

• Высокая механическая прочность

Минусы:

• Низкая электропроводность.

• Подверженность коррозии.

Удельное электрическое сопротивление стальных проводов значительно выше, чем алюминиевых, и в сетях переменного тока оно зависит от величины тока, протекающего по проводу. Стальные провода применяют в местных сетях напряжением до 10 кВ при передаче сравнительно небольших мощностей.

Существенный недостаток стальных проводов и тросов – подверженность коррозии. Для уменьшения коррозии провода оцинковывают. Выпускаются две марки многопроволочных стальных проводов: ПС (провод стальной) и ПМС (провод омедненный стальной). Провода ПС имеют присадку меди до 0,2 %, а провода марки ПСО изготовляются диаметром 3; 3,5; 5 мм. Стальные многопроволочные грозозащитные тросы выпускаются марок С-35, С-50 и С-70.

4. Сталеалюминевые провода

В таком проводе сердцевина состоит из стальных проволок, которые воспринимают всю силу натяжения проводов и алюминиевых проводов, которые отвечают за электропроводность. Сталеалюминевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов. Основное количество линий эксплуатируется сталеалюминевыми проводами (АС).

Многопроволочный провод состоит из нескольких рядов, в которых число проводов всегда кратно 6.Общее количество проволок: N=3n(n+1)+1, где n количество рядов. Сечение до 1200 .

Конструктивно стальные проволки составляют внутреннюю часть сталеалюминевого провода, а алюминиевые проволки – внешнюю. Сталь предназначена для увеличения механической прочности, алюминий является токопроводящей частью.

Выпускаются следующие марки сталеалюминевых проводов:

• АС – провод, состоящий из сердечника – стальных оцинкованных проволок, и одного или нескольких наружных повивов из алюминиевых проволок. Провод предназначается для прокладки на суше, кроме районов с загрязненным вредными химическими соединениями воздухом;

• АСКС, АСКП – как и провод марки АС, но с заполнением стального сердечника (С) или всего провода (П) смазкой, противодействующей появлению коррозии проволок. Предназначен для прокладки на побережье морей, соленых озер и в промышленных районах с загрязненным воздухом;

• АСК – такой же как и провод АСКС, но со стальным сердечником, изолированным полиэтиленовой пленкой. В маркировке провода после буквы А может стоять буква П, которая указывает, что провод повышенной механической прочности (например АпСК).

Сталеалюминевые провода всех марок выпускаются с разным отношением сечения алюминиевой части провода к сечению стального сердечника: в пределах 6,0…6,16 – для работы провода в средних по механической нагрузке условиях; 4,29…4,39 – усиленной прочности; 0,65…1,46 – особо усиленной прочности: 7,71…8,03 – облегченной конструкции и 12,22…18,09 – особо облегченные. Для более полной характеристики сталеалюминевых проводов в обозначение марки проводов вводится номинальное сечение провода и сечение стального сердечника, например: АС – 150/24 или АСКС – 150/34.

5. Провода из альдрея

Провода из альдрея обладают примерно тем же электрическим сопротивлением, что и алюминиевые, но имеют большую механическую прочность. Альдрей представляет собой сплав алюминия с незначительными количествами железа (» 0,2 %), магния (» 0,7 %) и кремния (» 0,8 %); по коррозийной стойкости он равен алюминию. Недостаток - их малая стойкость при вибрации. 

По расположению проводов на воздушной линии:

Провода на опорах воздушных линий можно располагать различными способами: на одноцепных линиях – треугольником или горизонтально; на двухцепных линиях – обратной елкой или шестиугольником (в виде «бочки»).

Рис. 2. Расположение проводов и защитных тросов на опорах: а – треугольником; б – горизонтальное; в – обратной елкой; г – шестиугольником (бочкой). 

1. Расположение проводов треугольником (рис. 2, а) применяется на линиях напряжением до 20 кВ включительно и на линиях напряжением 35…330 кВ с металлическими и железобетонными опорами.

2. Горизонтальное расположение проводов (рис. 2, б) применятся на линиях напряжением 35…220 кВ с деревянными опорами. Такое расположение проводов является наилучшим по условиям эксплуатации, так как позволяет применять более низкие опоры и исключает схлестывание проводов при сбрасывании гололеда и пляске проводов.

3. На двухцепных линиях провода располагают либо обратной елкой (рис. 2, в), что удобно по условиям монтажа, но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов, либо шестиугольником (рис. 2, г).

Для всех перечисленных вариантов характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу, что приводит к различию электрических параметров фаз. Для уравнения этих параметров применяют транспозицию проводов, т.е. последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на различных участках линии. При этом провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую – на другом и третью – на третьем месте (рис. 3.). 

Рис. 3. Схема транспозиции проводов одноцепной линии.

По способу соединения проводов:

1. На линиях напряжением до 330 кВ с помощью болтовых зажимов.

2. На линиях напряжением до 330 кВ с помощью трубчатых соединителей.

3. Как вариант существует сварка проводов.

Грозозащитные тросы воздушных линий электропередачи

Грозозащитные тросы подвешивают выше проводов для защиты их от атмосферных перенапряжений. На линиях напряжением ниже 220 кВ тросы подвешивают только на подходах к подстанциям. При этом снижается вероятность перекрытия проводов линии вблизи подстанции. На линиях напряжением 220 кВ и выше тросы подвешиваются вдоль всей линии. Обычно используются тросы из стальных проволок.

Ранее тросы на линиях всех номинальных напряжений заземлялись наглухо на каждой опоре. Опыт эксплуатации показал, что в замкнутых контурах заземляющей системы – тросы – опоры появились токи. Они возникли вследствие действия ЭДС, наводимых в тросах путем электромагнитной индукции. При этом в ряде случаев в многократно заземленных тросах получились значительные потери электроэнергии, особенно в линиях сверхвысоких напряжений.

Вывод: в своей работе я рассмотрел материалы из которых изготавливаются провода, варианты их расположения на ЛЭП, способы соединения проводов между собой. А так же оценил технико-экономические показатели исходя из которых на ЛЭП шире всего используются сталеалюминевые провода из-за их прочности и дешевизны.