18. Монтаж воздушных линий.

Передача электроэнергии на расстояние может осуществляться по воздушным и кабельным линиям при различном напряжении. Выбор вида ЛЭП производится исходя из условий эксплуатации, климатических условий, рельефа местности. Величина напряжения выбирается в зависимости от передаваемой мощности и расстояния передачи электроэнергии. Сечение жил проводов выбирается из расчетных токовых нагрузок, допустимых потнрь напряжения, экономических факторов, величины токов короткого замыкания.

Воздушной линией электропередачи (ВЛ) называется устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и закреплённым на опорах с помощью изоляторов и арматуры.

Основными элементами ВЛ являются: неизолированные (голые) провода, опоры, изоляторы, линейная арматура и грозозащитные тросы. В последнее время стали использоваться самонесущие изолированные провода. Ширина трассы ВЛ на поверхности земли называется габаритами ВЛ.

В питающих и распределительных городских сетях и сетях промышленных предприятий сооружают постоянные и временные ВЛ.

Постоянные ВЛ сооружают на поверхностном комплексе, промплощадке, в населенной и ненаселенной местности, на бортах карьеров, а также на нерабочих уступах и предохранительных бермах или вдоль стационарных транспортных коммуникаций.

Временные ВЛ (передвижные и переносные) систематически перемещаются по мере подвигания работ. Их сооружают на площадках рабочих уступов карьеров, на строительных площадках, при ведении геологоразведочных работ.

Опоры. Опоры предназначены для крепления и поддержания на них проводов и других элементов воздушных линий. Опоры подразделяются по назначению, материалу изготовления, конструкции, количеству проводов и цепей. Опоры передвижных ВЛ устанавливают на основаниях из железобетона или профильной стали. Перед передвижкой провода демонтируют. Опоры переносных ВЛ заглубляют в грунт также, как и опоры постоянных ВЛ стационарного исполнения.

Опоры выполняют из дерева, стали и железобетона. Деревянные опоры применяются при напряжении до 6 кВ; железобетонные - вибрированные- до 10 кВ, центрифугированные до 35 кВ, металлические- при любом напряжении. Применяются и комбинированные опоры (железобетон + дерево). По назначению опоры бывают: концевые, промежуточные, анкерные, угловые, транспозиционные, ответвительные, перекрестные.

Промежуточные опоры применяются на прямых участках линии и не воспринимают усилий, направленных вдоль линий при нормальных условиях работы, а всего лишь поддерживают провода. Промежуточные опоры по сравнению с анкерными изготавливают облегчёнными.

Анкерные опоры устанавливают в узловых точках, или через несколько промежуточных пролетов линии, или в местах, где по нормам требуется особая надёжность, в частности на ответственных пересечениях с инженерными сооружениями (железными и шоссейными дорогами, другими линиями электропередачи и связи и т.д.). Эти опоры принимают на себя всю нагрузку вдоль линии анкерного участка, в том числе нагрузку от натяжения проводов.

Концевые опоры анкерного типа устанавливают в начале и в конце линии, они принимают на себя только одностороннее натяжение проводов и тросов.

Угловые опоры, устанавливаемые на углах поворота линии, они чаще всего могут быть анкерного типа, или как усиленные промежуточные. Угловые опоры анкерного типа устанавливают в опорных точках линий, на углах поворота троса и на ответственных пересечениях. При нормальных условиях работы эти опоры воспринимают натяжение, действующее по биссектрисе внутреннего угла и являющиеся слагаемой натяжения проводов и тросов смежных промежутков.

Транспозиционные опоры применяются для изменения расположения проводов (фаз) на опорах в целях уменьшения потерь.

Ответвительные опоры служат для ответвления проводов в сторону от магистральной линии, перекрёстные – для выполнения на них перекрещивания проводов ВЛ. Специальные опоры могут быть всех указанных выше типов.

Деревянные опоры просты в изготовлении, недороги, дают добавочную изоляцию проводов по отношению к земле. Недостатком деревянных опор является их недолговечность, из-за быстрого гниения дерева. Деревянные опоры применяют на ВЛ напряжением до 6 кВ. Комбинированные с железобетонным пасынком – до 10 кВ. Железобетонные вибрированные – до 10 кВ и центрифугированные до 35 кВ. Металлические опоры используют главным образом для ВЛ напряжением 35 кВ и выше.

Типовые деревянные опоры с железобетонными приставками (пасынками), предназначены для установки во всех районах по условию гололёдности. Опоры изготовляют составными из сосновых брёвен в сочетании с железобетонными стульями, дерево пропитывается специальным антисептическим составом на глубину до 20 мм.

Грозозащитные тросы, токоведущие провода, изоляторы, виброгасители, траверса, стойки опоры, фундамент, заземление.

Рисунок 27 - Общее устройство воздушной линии.

Железобетонные опоры ВЛ – 6 (10) кВ изготовляют из цельных стоек прямоугольного или восьмигранного полого или сплошного сечения с применением бетона марки 300 и арматурной стали марки Ст.5, 25СГ. Траверсы изготавливают из дерева, металла или железобетона.

пасынок

подкос

а б в г д

а- А-образная, б- П-образная, в- А-П-образная , г- одностоечная без подкоса и с подкосом, д- одностоечная деревянная с железобетонным пасынком (стулом) и подкосом.

Рисунок 28 - Конструкции опор воздушных линий.

На временных ВЛ в карьерах и на отвалах применяют в основном деревянные опоры: переносные с заглублением их оснований в грунт и передвижные с установкой на железобетонном основании. Сооружение новых и перемещение на новые трассы действующих временных ВЛ осуществляется с помощью специальных машин и тракторов.

Опоры переносных ВЛ переставляют с помощью буростолбостава, а передвижных – трактора-бульдозера.

треугольник, бочка двухцепная, обратная елка, горизонтальная

Рисунок 29 - Способы подвески проводов и тросов ВЛ высокого напряжения.

Изоляторы

Крюк для заземляющего проводника

Стойка

Основание

Якорь

Для экономии материалов и сокращения затрат труда на сооружение и перемещение ВЛ в карьерах и отвалах применяют опоры специальной конструкции, позволяющие совместную подвеску проводов ВЛ-6 кВ, проводов осветительной линии и заземляющего троса, а также проводов контактной сети и проводов осветительной линии напряжением до 1000 В.

6000 min

Промежуточная для напряжения 6 и 0,4 кВ

Угловая с оттяжкой и якорем

Рисунок 30 - Передвижные опоры ВЛ.

Совместная подвеска проводов линий различного назначения осуществляется на всех типах переносных и передвижных опор: промеж совместной прокладки уточных, анкерных, угловых и концевых.

500

1000 8000

8000

Промежуточная двухцепная 6 и 0,4 кВ Угловая с оттяжками и якорем

Рисунок 31 - Стационарные и переносные опоры ВЛ.

На рисунке 31 показаны передвижные промежуточные и угловые опоры, а на рисунке 43 – стационарные и переносные промежуточные и угловые для совместной подвески проводов линии 6 кВ, освещения и заземляющего троса.

Крепление проводов на опорах может быть выполнено одинарным, двойным и двойным анкерным способом. Длину пролётов стационарных ВЛ напряжением до 1000 В принимают в среднем от 30 до 50 м, напряжением 6(10) кВ – от 50 до 100 м. Расстояние между опорами передвижной ВЛ – 6 кВ должно быть не более 50 м. Вообще длина пролета выбирается с учетом типа проводов, веса проводов и их механической прочности, допустимой толщины гололеда, ветровой нагрузки, величины напряжения и может составлять от 50 до 500 метров. Например, для провода марки АЖ-120 при толщине гололеда 10 мм допустимая длина пролета –550 м, а при гололеде толщиной 20 мм – 260 м. Расположение проводов допускается любое, независимо от климатических условий района.

Расстояние между проводами на ВЛ 220-380 В принимают в среднем от 400 до 500 мм, на ВЛ – 6 – 10 кВ – от 800 до 1500 мм, 35 кВ - от 2,5 до 3,7м , 110 кВ – от 3 до 4,5 м.

Расстояние от проводов до земли и до зданий и сооружений выбирается в зависимости от условий местности или рельефа, величины напряжения и составляет от 3,5 м в ненаселенной местности до 6 -15 м в других местах.

Изоляторы.

На ВЛ напряжением до 1000 В применяют только штыревые изоляторы марок ТФ, НС, РФ и ШН-1; на ВЛ-6 (10) кВ – штыревые изоляторы марок ШС-6; ШС-10; ШФ-6; ШФ-10; на ВЛ напряжением 20-35 кВ применяют штыревые ШФ-20 и ШФ-35, и подвесные ПС (стеклянные) и ПФ (фарфоровые), по три штуки. Штыревые изоляторы накручиваются на крюки с помощью пластмассовых колпачков ПКН. Крюки применяются типов КН-10 – 20, штыри – типа С для стальной траверсы, и типа Д – для деревянной. Штыри крепятся сваркой или в отверстия (в деревянные траверсы, отверстия обрабатываются пастой или креозотом). На ВЛ-110 кВ и выше применяют только подвесные изоляторы ПС и ПФ. У подвесных изоляторов цифровая часть обозначения указывает допустимую нагрузку в тоннах. Напряжение пробоя составляет: у изоляторов ПФ-6- 110 кВ, у изоляторов ПС-6- 90 кВ. В загрязненных районах применяются грязестойкие изоляторы, имеющие в названии индекс «Г», или «Д» с двумя тарелками. Количество изоляторов в гирлянде зависит от номинального напряжения и требуемого уровня изоляции. На деревянных опорах при напряжении 35 кВ ставят два подвесных изолятора в гирлянде, на металлических опорах – на один-два изолятора больше.

Рисунок 32 – Устройство штыревого и подвесного изоляторов для ВЛ

На воздушных линиях напряжением выше 220 кВ для защиты гирлянд от повреждений при возникновении дуги короткого замыкания применяются защитные рога и кольца.

Число подвесных изоляторов в одной гирлянде зависит от напряжения линии, материала опор и загрязнённости воздуха по трассе ВЛ.

Напряжение, кВ 6-10 35 110 220

ПФ-6, шт. 1 3 7 12-14

ПС-6, шт. 1 3 8 14

Гирлянды подвесных изоляторов бывают поддерживающие и натяжные. Поддерживающие гирлянды располагаются вертикально на промежуточных опорах. Натяжные гирлянды размещаются на анкерных опорах почти горизонтально. На отвесных участках линии электропередач применяют сдвоенные, трёх- и многоцепные гирлянды.

Крепление проводов и тросов к подвесным изолятором выполняют натяжными или поддерживающими зажимами. Лучшими зажимами являются такие, которые не требуют разрезания проводов в местах присоединения. Поддерживающие зажимы делят на глухие, когда провод остаётся в зажиме, и выпадающими, когда провод выскакивает из зажима. К штыревым изоляторам провода крепятся путем центральной или боковой обвязки.

Арматура. Арматурой воздушных линий называются металлические детали для крепления изоляторов, соединения проводов между собой и т.д. Арматура ВЛ подразделяется на следующие виды: соединительная, сцепная, подвесная, защитная, натяжная, ремонтные, в том числе: зажимы натяжные подвесные и поддерживающие глухие , грозозащитные тросы, разрядники, виброгасители, подвесы натяжные, подвесные, глухие, разборные, шунты, прессуемые соединители и муфты, крюки и штыри. Грозозащитные тросы обязательны при напряжении 110 кВ и выше. Разрядники обязательны на всех ВЛ и устанавливаются на первой и последней опорах, а также через 150 м от начала и конца линии на каждой фазе.

На ВЛ применяют для крепления штыревых изоляторов к опорам стальные крюки и штыри, а при напряжении свыше 220 кВ- защитные рога, кольца, распорки.

Рисунок 33 - Арматура ВЛ: виброгаситель, зажимы- болтовой соединительный, глухой подвесной и натяжной (крокодил), распорка, разрядник.

Провода и тросы. На ВЛ обычно применяются неизолированные провода, а в последнее время и изолированные самонесущие провода (СИП). Провода изготовляют одно- и

многопроволочными, со сплошными сечениями и пустотелыми. Однопроволочные провода изготовляют из одной медной или стальной проволоки сплошного сечения. Многопроволочные изготовляют из одного металла (меди, алюминия, бронзы, стали), алюминиевых сплавов, двух металлов (стали и алюминия – сталеалюминевые, стали и бронзы – сталебронзовые). В сталеалюминевых и сталебронзовых проводах вокруг стального сердечника (однопроволочная или многопроволочная жила), создающего прочность провода на разрыв, скручиваются алюминиевые или бронзовые проволоки. На ВЛ, проходящих в районах с повышенным содержанием сернистого газа и хлористых солей в воздухе применяют специальные алюминиевые и сталеалюминевые провода с антикоррозийной защитой (междупроволочные промежутки заполнены нейтральной смазкой). Провода должны иметь высокую электрическую проводимость. Из всех металлов применяемых для изготовления проводов, на первом месте по проводимости стоит медь, затем – бронза, алюминий и его сплавы. Сталь имеет низкую электрическую проводимость и применяется реже. При температуре +20^оС сопротивление меди составляет 0,0178 Ом*мм²/м. Чтобы проводимость алюминиевых и медных проводов была одинаковой, алюминиевые провода должны иметь сечения в 1,6 раза больше медных.

АСУ

АС

Сердечник из стальной проволоки и из стального троса

СИП-1

СИП – 1А СИП – 2А СИП -1,2

Рисунок 34 - Провода для ВЛ: неизолированные АС, АСУ и изолированные (СИП)

Но, так как плотность меди 8,9*10³ кг/м³ , а алюминия 2,7*10³ кг/м³ (т.е. алюминий легче меди в 3,3 раза), масса алюминиевых проводов составляет 50% массы медных проводов такой же проводимости. Поэтому применение алюминиевых проводов для ВЛ приносит выгоду в массе, весовой нагрузке и стоимости против медных проводов, несмотря на их прочность и проводимость.

Стальные жилы сталеалюминевых и стальных проводов и тросов изготавливают из стальной оцинкованной проволоки. Для стальных однопроволочных проводов марки ПСО применяют миусскую сталь, а для биметаллических – сталь и медь. Стальные многопроволочные провода подразделяются на две марки: ПС – из обыкновенной стали (оцинкованные) и ПМС – медистой стали (покрытой слоем меди).

Обозначение марок алюминиевых и сталеалюминевых проводов: А – алюминиевый, АЖ – алюминиевый сплав термообработанный, АН – нетермообработанный, АКП – алюминиевый (межпроводное пространство заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости), АС сталеалюминевый, АСК – сталеалюминевый (сердечник изолирован двумя лентами и заполнен нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости). Самонесущие изолированные провода - СИП-1, СИП-2 и т.д.. Цифры в марках обычных проводов обозначают сечение ( мм² ).В марках сталеалюминевых проводов цифры обозначают сечение: в числителе - алюминия, в знаменателе – стального сердечника.

В зависимости от разрывного усилия сечения стального сердечника разное. Чем больше допустимое разрывное усилие, тем больше сечение стального сердечника для одного и того же сечения алюминия. В карьерах стальные многопроволочные провода применяют в основном для прокладки на опорах ВЛ заземляющих магистралей от заземлителей до КТП, ППП и других электроустановок, или в качестве защитного (от перенапряжений) троса.

Для ВЛ напряжением до 6 (10) кВ карьеров применяют преимущественно провода марок А, АЖ, АН. Сталеалюминевые провода АС обычно используют для сооружения ВЛ

напряжением 35 кВ и выше, однако на ВЛ – 6 кВ с большой длиной пролетов (100 м и больше), а также при пересечении ж/д путей и других коммуникаций, применяется также провод марки АС. В электрических расчетах сталеалюминевых проводов электропроводимость стального сердечника не учитывается, как достаточно малая по сравнению с проводимостью алюминиевого провода. Провода при напряжении 220 кВ и выше делают расщепленными.

Грозозащитная арматура. Для защиты от атмосферных перенапряжений ВЛ защищаются с помощью защитных тросов, проходящих по всей трассе ВЛ (при напряжении выше 35 кВ обязательно для районов с повышенной частотой гроз), разрядников трубчатых и вентильных, или ОПН. Разрядники и ОПН (см. стр. 200, 201) устанавливаются в начале и в конце ВЛ, а также за 150-200 м до конца ВЛ. При напряжении до 1 кВ грозозащита осуществляется путем заземления крюков на ВЛ, на которых (крюках) крепится нулевой или заземляющий провод.

Монтаж проводов воздушных линий напряжением до 10 кВ.

При наличии хорошего подъезда к опорам с полевой стороны провода раскатывают с автомобиля или трактора. Барабаны с проводом устанавливают на монтажные козлы или домкраты, закрепляют в кузове на кабельной тележке или санях, перемещаемых трактором. Иногда эти барабаны монтируют на козлах на земле и раскатку ведут машиной МШТС – 21 (cм. рис. 37), автомобилем или лебедкой. Подъем провода ведут машиной, совмещая его с установкой кронштейнов, а вытяжку – по земле или седлами (монтажным роликом).

Е сли из-за местных условий невозможно вести раскатку с поля, провода раскатывают автомашиной или дрезиной с неподвижной платформы, «прошивая» поочередно опоры контактной сети.

Крепление ОВК к опоре

Рис 35 – Концевые опоры ВЛ, опора ВЛ ОВК, автоэлектролаборатория,