6 Тақырып. Электр энергетикалық жүейлерінің негізгі элементтерінің құрылымды орындалуы және негізгі жұмыс принциптері (2 сағат).

Жалпы принциптері.

Қазақстанда энергожүйені құру бұрынғы Одақтың жалпы энергетикалық жүйесінің даму шегінде іске асқан, Солтүстік Қазақстан біріккен энергетикалық жүйе құру жолымен, Алтай, Қарағанды, Қостанай, Павлодар, Ақмола, Екібастұз энергожүйелерін және Орта Азияның БЭЖ, Алматы және Оңтүстік Қазақстан энергожүйелері кірген.

Энергожүйелерді жобалау міндеті өңдеу және шешімнің техника-экономикалық негіздеуі, энергетикалық бірігудің құрылуын және электр станциялардың даму, электр желілері мен олардың эксплуатациялық құралдарын анықтайтын және электротұтынушылардың қажет көлемдегі жалпы сенімділігі және мүмкін аз шығынмен талап етілген сапасын қамтамасыз етілетін болып табылады.

Жүйе құраушы болып 330 және 750 кВ желі болатын, батыс БЭЖ зонасына қарағанда, бұндай байланыс Қазақстанда 220 және 500 кВ кернеуде орындалады. 1150 кВ кернеуімен Екібастұздық МАЭС – Көкшетау – Қостанай (жүйеаралық жер 1150 кВ Сібір – Қазақстан - Орал) аралығында алғаш рет электр байланыс желісі енгізіледі. Аудандық энергияның жүйелердің даму дәрежесінде қалған энергиялық жүйелер 220кВ және одан жоғары бөлігінің даму негізінде орындалады, сонымен қатар анықталған желілер 110кВ және одан жоғары.

Жобалау тапсырмасына энергиялық жүйелер кіреді:

• Энергиялық жүйемен қарастырылған берілген желі сараптамасы (ауданның, даланың, объектінің) оның орындалуы бойынша қарастырып, кернеуді қадағалау шарты, жұмыс орны тығыз болуы;

• Белсенді күштің жеке қосалқы станциялары мен энергетикалық түйінімен балансын құрау, жаңа қосалқы станцияларды құру бекітілуі;

• Электр станция жұмысының режимін таңдау және электр желінің жобалануының орындалуын анықтау;

• Желі жұмысының әр түрлі режимінің электр санау және санау теңдігінің қарастырылуында желінің құрылу тізбегінің бекітілуі;

• Тексерілген санаулар статистикалық және динамикалық шыдамдылығы электр станцияның параллельді жұмысы;

• Жүйелік автоматты аварияға қарсы негізгі сұранысының шығуы;

• Реактивті күштің балансын құрау және желі кернеуін қадағалау шартының шығуы, құрылғылардың орналасу пунктін бекіту, олардың типі және күші;

• ҚТ ток күшінің санауы (үш фазалы бойынша) және коммутациялық аппаратураның өшірілетін мүмкіндігінің сұранысын орнату, ҚТ ток күшінің шектеулері бойынша сөйлемдерді өңдеу;

• Электр желінің берілген көлемімен дамуы бойынша берілгендер, бағалы және қарапайым көрсеткіштер, энергиялық жүйенің даму қатары.

Көлем және энергиялық жүйелердің даму тізбегінің мазмұны, электр желілер, энергетикалық және электр станция жобаларының электр желілердің бөлімдері электр қысымның сыртқы тізбегі жеке үлкен объекттердің берліген эталонды «Энергосетьпроект», «Гидропроект», «ВНИПИэнергопром» бекіткен құжаттармен регламенттеледі.

Эталон құрамын анықтайды, мазмұнын, әдістемелік жолдың бірлігі, сонымен қатар орналастыру тәртібі және берілген материалдың көлемі, керек құжаттар және жеке сұрақтардың қайта өңдеу тереңдігі.

Энергетикалық жүйенің даму тізбегі және электр желілердің берілген тәртіпте қаралуы және Минэнерго КСРО және мемлекттердің Минэнерголарымен біріге отырып бекітіледі, осыдан кейін негізгі құжат болып және энергиялық жүйенің даму тәртібін, оның реконструкциясы немесе кеңейтілуі. Осының негізінде электр жүйе немесе Энергия Министрлігі электр желілерді жобалауда тапсырмалар берілуі, электр станциялар, қосалқы станциялар, сонымен қатар нақты электр желілердің объектілерін жлбалауда техникалық шарттар қойды.

Электр байланыстың ауа бойынша жолын жобалау таңдаудан басталады және жолды ұйымдастыру, ең алдымен жер қолданушылармен, трасса жолы өтетін жерлер бойынша қиылысатын немесе жолдың қайсысына жақындатылатын және инженерлік коммуникацияның басшыларымен айқындалады. Электр байланыстың трасса жолы ешқашан екі пункт арасында қысқа тік түрінде болуы мүмкін емес. Электр байланыс трасса жолы көбіне сынық жол түрінде болады, бұрыш саны көптеген шарттарға байланысты. Жер қолданушылармен ұйымдасу, ауылшаруышылық шығындармен, таулы жерлердің қиын климатымен, аэродромдар, рұқсат етілмеген жерлер, , инженерлік коммуникациямен жақындастығымен (темір жолдармен, мұнай сымдарымен, байланыс желілілерімен) және т.б. Трассаның тік жолдан бөгелуі ұзару коэффициентімен анықтама әдебиетінде баяндалады.

Экономикалық түсінік бойынша басты міндеттің біреуі болып жол таң кезінде қанша жақын бірлікке жақындату болып табылады.

Электрберудің әуе жолдарын тура жобалау шығатын мәліметтер жиынның үлкен көлемі өтеді және метеорологиялық, геологиялық және гидрологиялық шарттарды іздеу жұмыстарын зерттеу бойынша трасса желілерін өту торогеодезяның жұмысының орындалуы, оның қиындығынан техника-экономикалық көрсеткіштерінен тікелей байланысты.

Ережеге сай электр орнату құрылғысы демеу, негіз, өткізгіш, трос, изолятор және арматура есебі үшін анықтау кезінде климат шарттарының жағымсыз үйлесімдерін қабылдау керек. 5 жылда бір реттен кем емес 35кВ және төмен кернеу желілері үшін, 10 жылда бір рет 110-200 кВ желі үшін және 15 жылда бір рет 500-1150 кВ желі үшін бақыланады. Қайталану мерзімінің ұлғаюы кернеудің жоғарылауы шамасындағы жоғары кернеулі желінің үлкен сенімділігін талап етуі түсіндіріледі. Пайдалану тәжірибесі бұл әдістің желінің жеткілікті сенімділігін қамтамасыздығын көрсетеді.

Метеостанциялардың көп жылдық бақылау жел жылдамдығы және мұз қатуы бойынша көп жылдық мәліметтер жинауға және климаттық аудандандырудың сәйкес карталарын құруға мүмкіндік береді.

Сондықтан электр берудің әуе желілері жобалау үшін климаттық шарттар есебін таңдау кезінде климаттық аудандастырудың аудандық карталары қолданылады, берілген ауданда метео мәліметтерін өңдеуде, микроклимат есебімен, пайдалану есебінің жолымен арнайы ғылыми-зерттеулік кәсіпорындармен құрылатын және 10-15 ж.сайын жаңарып отырады. Онымен жұмыс кезінде, есептеулерде жел қуаты жел жылдамдығына емес, жел жылдамдығының квадратына , осы кезде V2/16=9 көлемін ыңғайлырақ қолдану, жылдамдық ағын деп аталады. Бұл картамен есептеледі. Тіркелген мұз түзінділері мұздың домалақ цилиндрлік пішінін салмақ эквивалентіне келеді. Берілген ауданның интенсивті мұз түзілуін анықтау үшін шығу көлемі болып табылады.

110 кВ және одан жоғары электр беру жүйелерінің жобалау және құрылыс ерекшеліктері Қазақстан территориясында метеорологиялық, геологиялық және гидрогеологиялық шарттары үлкен түрлілігінің бар болуы болып табылады.

Есептік климаттық шартар бірінші кезекте 40-45 м/с дейінгі Шығыс Қазақстан облыстарында қатты желдермен, 53-60 м/с Батыс Қазақстан (Жоңғар қақпасы), сонымен қатар үлкен мұз қатпарлары 40 мм дейін және жоғары желілер мен трос желілерінің бар болуы.

Егер Қазақстан территориясындағы метеорологиялық желіні сан жағынан жеткілікті деп айтуға болады. Бірақ олардың орналасқан жерін үлкен орналастырылмаған жерлердің климаттық ерекшеліктері көрініс бермейді.

Сондықтан, есептік климаттық жағдайлар есептелу керек конструкция ӘЖ-нің тура анықтауы үшін жақын жатқан метеостанцияларды тек мәліметтік бақылауларда өңдеу жолымен алынған Қазақстан жағдайында тіпті жеткіліксіз.

Көп жағдайларда электр берудің сеімді желілерді жобалау және құрылыс үшін арнайы ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізу қажет ал былай пайдалану тәжірибесін есепке алу керек.

Қазақстанның үлкен территориясында үлкен көлемді коррозия белсенді тұздарының бетон және темірлерде грунттағыдай, сонымен қатар грунт суында бар болуы ажыратылады.

Бұл жағдай электр жүйесінің конструкциясы көлемді түрде тотығуға қарсы, сол сияқты ауа арқылы жүретін электр энергиясын қорғау және жаңартылған регионалды мөлшерін сондай-ақ мамандырылған ғылыми-зерттеудегі жұмысын атқаруға қолданылады.

Негізгі су жағдайын шешудегі маңызды жағдайдың бірі бұл көктем мезгілінде судың көп мөлшерде жиналуы және ол қатты жылдамдықпен ағады, ал жаз мезгілінде түгел кеуіп кетеді, сонымен қатар кіші өзендерге бөлініп кетеді. Кіші өзеннің бір-біріне тақау ағысының салдарынан ол жерде ауа арқылы элекрт жүйесі өткен кезде мамандандырылған гидрологтар керек және Қазақстан бойынша су ағымын беретін судың мөлшерін қадағалайтын және т.б. жағдайларды қадағалау үшін олар бізге қажет.

Электрондық жүйесін орнату үшін келесі қондырғылар қолданылады, яғни, олар мына белгілер арқылы айырылады: анкерлік, бұрышты, аяқтауыш, аралық бұрышты, аралық, тармақталу, транспозициялық, ауысымдық. Электр жүйесіндегі 85% ең көп мөлшерлі тіреу-аралық тіреу алып жатыр. Тіреу мен фундамент бұзылып төтенше жағдай болған кезде 10 есе көп шығын кетеді. Басқа өткізгішке, арматураға, тросқа қарағанда электр жүйесінде бұлар маңызды рөл атқарады.

Аралық тіреу дегеніміз түзу жол бойындағы тіреу және анкералық тіреуішке жалғау үшін ілу арқылы бекітілетін қысқыш.

Анкералық тіреуі дегеніміз сым тарытлатын герляндыға бекітіледі. өткізгішпен тростың тартылуын қамтамасыздандырады.

Бұрышты тіреу дегеніміз – нүктеде берілген аралық тіреу. Бұл жерде жолдың бағыттары өзгереді.

Тарамдалу тіреуі – аралық қосалқы станциялар, аралық нүктеде тарамдалу тіреуіші орнатылады.

Әр түрлі фазаның сымдары өзінің орналасу жағдайын өзгертеді, симметриялық емес фазаның кернеулі азайту үшін қолданылатын тіреуішті транспозициялық дейміз. Соңғы тіреудің айырмашылығы ол тек, бір жақты ғана сыммен тростың тартылуын қамтамасыздандырады.

Сондай-ақ әр түрлі тіреу түрін азайту мақсатымен құрылысқа ыңғайлы болу үшін анкера ретінде бұрышты анкера транспозициялы және соңғы тіреуішті қосып пайдаланады. Өтпелі тіреу, әсіресе, үлкен өзендерге су иірімдерінде қолданылады. Олар 700м дейінгі ұзындығымен ерекшеленеді, сонымен қатар әр түрлі жағдайларға байланысты қолданылады. Электр жүйесін тұрақтандыруына байланысты 3 түрге бөлінеді: бір шынжырлы, екі шынжырлы, бірнеше шынжырлы.

Қуатына қарай қанша шынжыр болса, соған байланысты көбейіп отырады. Егер сызба бойынша электр жүйесі қажет болса, онда тізбектер екі жеке тізбекке бекітіліп, бір тіреумен тіреледі немесе екі тізбек екі тіреуішке тіреледі. Екі паралелльді бір тізбекті жолдан көрі, бір-екі шынжырлы тізбек арзан, әрі тез арада орнатуға тиімді болады.

Бір тізбекті 500 кВ және 1150 кВ кернеулі электр жүйесі бар тізбек әрқашан сенімді болады. Бір тіреуде бір, екі, үш бағанды сым орнатуға болады. Сымның бір сатыда орналасуын көлденеңдік деп атайды. Қағида бойынша электр жүйе қойылымы ралондар бойынша мұз қалыңдығы бойынша қойылады және міндетті түрде сым көлденең орналасады. өте мұзды аймақтарда 20 мм жоғары болу керек.

500 және 1150 кВ желілер тек өткізгіштің көлденең орналасуымен рындалады.

?Ж 110 және 220 кВ өткізгішіне екі немесе үш қабатты орналасады, бірінің үстінде бірі табылатын өткізгіштер көлденең біту – «үшбұрыш», «бөшке», тіке немесе кері «шырша» типті болады.

Материал бойынша тіреу дайындау темір бетонды, темір және ағашқа бөлінеді. Ағаш тіреу Қазақстанда ұзынбұтақты ағаш түрінің кемдігінен ӘЖ 110 кВ және жоғары үшін қолдану таппады. Тіреудің конструктивті орындалуы бос тұратын және тартыланға бөлінеді:

Қазіргі кезде тірек есебі және оның негіздері шекті жағдай әдісі бойынша өндіріледі, онда шекті жағдай конструкциясының үш түрі ажыратылады:

• көтеру мүмкіндігі бойынша;

• деформация және орын ауыстыру бойынша;

• жарықшаға тұрақтылығы бойынша.

ЭҚЕ мен СН және Е-ге сай есептік режимінің үш түрі ажыратылады, монтаж және желі пайдалануы процесінде орын алуы мүмкін; әдеттегі апатты және монтажды.

Үзілмеген желілер мен тростар кезінде желі жұмысы әдеттегі режим деп аталады. Тіректің режиміндегі жұмысы кезінде және тростың мұзсыз меншікті салмағынан тұрақты тиелуі әсер етеді. Тіректің әдеттегә режиміндегі желі жұмысы кезінде қысқа мерзімді жүк тиеудің кезеңдік әсеріне ұшырайды - өткізгішке желдің қысымынан, трос пен тірек, сонымен қатар осылардағы мұз салмағынан. Оларға тағы трос пен өткізгіштің жүктен созылуы және оның мәніне ортажылдық температура кезінде.

Әдеттегі режидегі желі жұмысы оның пайдалануы уақытының үлкен бөлігі кезінде болады, сондықтан осындай жүк тиеудің үйлесімдігі негізгі деп аталады және әдеттегі режим бойынша тірек есебінде қандай болмасын төмендететін коэфиентсіз жүк тиеу есебін қабылдайды.

Өткізгіш пен тростың үзілуі кезінде желі жұмысы авариялық режим деп аталады. Апаттық жүк тиеу әсерінің ұзақтығы салыстырмалы үлкен емес, сондықтан олар үшін тиеудің аз коэфициенті белгіленген. Одан басқа, есептік жүк тиеу мұз салмағынан және трос пен өткізгіштің созылуынан сәйкестік коэфициентіне көбейтіледі: 0,8 – аралық тірек пен фундамент үшін; 0,9 – анкерлік тірек және олардың фундаменті үшін.

Тірек, өткізгіш пен трос монтажы, мысалы – екі тізбекті тіректегі бір тізбекті өткізгіштің монтажы кезінде, анкерлік тіректегі өткізгіш пен тростың бір жақты монтажы кезінде, конструкция жұмысы монтажды режим деп атайды.

ӘЖ 110 кВ және жоғары жобалау мен құрылысы кезінде негізгі бағыттары түрлік унифицирленген тірек пен фундамент жинақ темір бетонның зауыттық дайындалған қолданылуы болып табылады.

Тіректің түрлік унифицирленген конструкциясы түрлі тілімдегі өткізгіш ілулері мүмкіндіктің кең диапазоны бар. Мысалы, ӘЖ 110 кВ унифицирленген құрышты тірекке мұз қабырғасының қалыңдығымен есептелген 20 мм дейін, 36 м/с дейінгі жел жылдамдығының есептік климаттық шарттарында, өткізгіш тілінуі ілуі 95, 120, 150, 185, 240 мм² мүмкін.

Электрожүйелі құрылыстың белгілі бір деңгейінде, Қазақстанның аумағында арнайы маманданған 110кВ және одан да жоғары әуе электрожелісіне арналған тірек және қабырғасын дайындайтын зауыттар жоқ деп те айтуға болғандықтан, энергожелі құрылысын қалаған көлемде жасап шығару мүмкін болмады.

110, 220 және 500 кВ электрожіберу әуе желілерінде темір және шойын тіректер қолданылады, ал ӘЖ 1150 кВ тек қана шойын қоданылады.

Желілік құрылыстың техникалық саясаты соңғы 20 жылда темір шойынды максималды түрде қолдануға бағытталған, соның ішінде құрылысты максималды индустриялизациялайтын және эксплуатациялық шығынды азайтуға мүмкіндік беретін 110-220-500кВ электрожіберу желілеріне арналған тіректерді айтуға болады.

Дәл осы уақытта иілгіш тұрақтар, салмақты плиталармен, құрамды фундаментті тіректер конструкциясының модернизациялануы жүріп жатты.

Ауыр климаттық жағдайдан өтетін желілер үшін типтік тірек облысына жатпайтын, арнайы типтік тірек конструкциясының минималды қолданылған күшті тіректер жасалынды.

Сымдар және тростар

Электрожіберу желісінің басты қолданылатын металдары алюминий және шойын. Сондықтан да электр тогын жақсы өткізетін алюминий және шойын жоғарғы механикалық мықты құрышты біріктіріп, шойынды, алюминийді сымдар жасалған, олар алюминий және шойын сымдары арқылы біріктірілген. Бірнеше сымнан бұралғандықтан, олар өте иілгіш, мұндай сымдар кез-келген көлемде жасалуы мүмкін. Бұл сымдардың диаметрі және саны керекті көлемдегі санды шығаруы бойынша анықталады.

Өзінің жоғарғы қасиеттерімен яғни, жақсы өткізгіштігі, үлкен коррозиялық төзімді – мыс, ол әуе желісінде қолданылатын қымбат және аз болып келетін сым. Сондықтан, қазіргі кезде мыс сымдарын, бізде де шет елдерінде де әуе желілерінде де қолданылмайды.

Өз кезінде әуе электрожіберу желілері АЖ және АН балқыма қосындыларынан жасалған, олар алюминийден электр мінездемесімен ғана өзгешеленеді, ал механикалық мықтылығынан асып кетеді (2есе). Бірақ, осындай жақсы мінездемеге қарамастан, алюминий балқымалыларынан жасалған сымдарды жергілікті желіде қолдану дұрыс болмады, сыдар дірілден құртыла бастады.

Сондықтан, қазіргі таңда ондай сымдар қолданылмайды.

Оқшаулау және желілік арматура.

110 кВ күшітілігімен әуе электрожіберу желілерінде шыны изоляторлары қолданылады. Шыны изоляторының қасиеттеріне келесілер жатады:

• шынықтырылған изолятор шынысын жасауда процесті толығымен автоматтандыру;

• жоғары механикалық ауырлыққа шыдай алатын және кіші көлемді изоляторлар жасау;

• оқшауланатын бөлшекті визуалды визуалды түрде басқару, соның нәтижесінде шынының ішіндегі барлық ақаулары көрінеді;

• шыны оқшаулатқыштарды жасау үшін жеткілікті шикізат

110-500 кВ желілерде басты түрде бір шынжырлы қолдаушы ілме қолданылады.

Екі шынжырлы гүлтізбе тек егер изолятордың механикалық беріктігі бойынша мүмкін болмаған жағдайда қолданылады.

Бір шынжырлы гүлтізбе изоляторының басымдығы изолятор және арқау, гүлтізбе ұзындығы және оның құн шығынының азаюы болып табылады.

Бір шынжырлы гүлтізбенің жетіспеушіліг болып оның аз сенімділігі гүлтізбедегі жеке изоляторлының үзілуі, сондықтан электр өткізгіштің әуе жолдары 1150 кВ кернеуімен екі шынжырлы гүлтізбені қолдаумен орындалады. Электр өткізгіш әуе желісіндегі шыны оқшаулар әдеттегі арнайы орындауда қолданылады. Арнайы мәнде изолятор ағу жолының ұзартылған ұзындығымен өзгешеленеді.

Гүлтізбе оқшаулатқышын ретке бекіту үшін ілме өткізгішті гүлтізбеге және тростарды бекітуге, сызықтық арматура бөліктеріне және тарм жиынтығында қолданылады. Сызықтық арматура элементтері көмегімен аралықтағы өткізгіштердің жалғауы, өткішгіштердің электр аппараттарға жалғануы, аралықтағы бүлінген өткізгіштердің фазаларын тіркеу, өткізгіштерді дірілден және басқа шайқалулардан қорғау іске асырылады. Қорғаныс арқау көмегімен, гүлтізбе оқшаулатқышын электр өріспен оқшаудағы қорғаныс аралығы гүлтізбе разрядты мүйіз көмегімен жөнделуі арқылы іске асырылады.

ӘЖ арқау пайдалану жағдайында жеткізгіш керілуі, гүлтізбе оқшауынан өткізгіш пен троста мұз бен сымның түзілуі, сонымен қатар өткізгіш пен тростағы жел әсерінің пайда болуын тудыратын механикалық жүктеме қабылдайды. Одан басқа, арқау діріл, сым «ойнау» мұз лақтырудың динамикалық жүктемесінің әсеріне ұшырайды

Кейбір қорытынды. жобалау, құрылыс пен пайдалау тәжірибесі электрожелі объектілерін құрудың қажеттіліг мен мақсатқа сәйкестігін көрсетеді, соның ішінде электр өткізгіштің әуе жолдары оның осы аймақтың электр жабдық бөлшегі ретінде біріккен энергожүйе қосылу көзқарасынан негізделуі керек. Бұл энергожүйенің барлық басымдығын қролдануға электр жабдықтың сенімділігін жоғарылатуға, жақсы сападағы электр энергияны алуға мүмкіндік береді.

Электр өткізудің әуе жолдарын жобалау мен құру кезінде көп санды нұсқаумен, ереже мен нұсқау мақсатты ғылыми зерттеу жұмыстарының нәтижелері жобалаудың көп жылғы нәтижесі, ӘЖ құрылысы мен пайдаланылуы басқарылатын қазіргі бар нормативті талаптарға сай жауап беретін нұсқаулықтың басшылыққа алған жөн.

Электр өткізгіш желінің маңызды конструктивті элементтеріне келтірігне техникалық сипаттама факторлардың үлкен көлемі есебінің қажеттелігін көрсетеді. Бірінші кезекте ӘЖ бойынша берілетін қуат көлемін, климаттық жағдайын және топографиялық ерекшеліктерін ӘЖ трассасы өтетін, атмосфераның ластану деңгейі саланың түнерген интенсивтілігін, экологиялық талаптарды және басқа да көптеген заттарды есепке алу керек.