МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ І НАУКИ УКРАIНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ "ЛЬВIВСЬКА ПОЛIТЕХНIКА"
ЕЛЕМЕНТИ КОНСТРУКЦIЙ
ПОВIТРЯНИХ ЛIНIЙ
Методичні вказівки для самостійного навчання
та інструкція до лабораторної роботи
з дисципліни “Електричні системи та мережі”
для студентів базового напрямку 6.0906
“Електротехніка”
Затверджено
на засіданні кафедри
електричних систем та мереж
Протокол №_______
від "___"________2006 р.
Львів, 2006
Елементи конструкцій повітряних ліній. Методичні вказівки для самостійного навчання та інструкція до лабораторної роботи з дисципліни “Електричні системи та мережі” для студентів базового напрямку 6.0906 “Електротехніка” / Укладачі О.В. Данилюк, Н.Б. Дьяченко, О.Р. Пастух. Львів: НУ "ЛП", 2006, 30 с.
Укладачі: Данилюк О.В., докт.. техн. наук, доц.;
Дьяченко Н.Б.;
Пастух О.Р.
Рецензенти: Варецький Ю.О., докт. техн. наук, проф.
Відповідальний за випуск: канд. техн. наук., доц. Г.М. Лисяк.
1. Основні відомості
Повітряною лінією електропересилання називається пристрій для пересилання електроенергії по проводах, що розміщений на відкритому повітрі та прикріплений з допомогою ізоляторів та арматури до опор, кронштейнів або до стійок на інженерних спорудах (мостах, димових трубах, тощо). Повітряні лінії потребують менших капітальних витрат, ніж кабельні; вони зручніші в експлуатації, бо пошкодження легко виявити під час огляду, але менш надійні й більш небезпечні, ніж підземні.
Лінії електропересилання бувають транзитними, тобто такими, які передають усю потужність на кінцеву підстанцію, та магістральними, з кількома відгалуженнями. Є лінії постійного і трифазного змінного струмів. Пересилання електроенергії змінним струмом є основною та найбільш поширеним.
Основними елементами повітряних ліній (ПЛ) є проводи для пересилання електроенергії, грозозахисні троси для захисту від атмосферних перенапруг (грозових розрядів), опори для підвісу проводів та тросів, ізолятори для ізоляції проводів від опор, лінійна арматура для кріплення проводів та тросів до ізоляторів та опор, а також для з’єднання проводів та тросів.
Конструкції ПЛ визначаються проектом, в якому вказують їх номінальну напругу та марки проводів з урахуванням метеорологічних та геологічних умов вздовж траси лінії. Проектування конструктивної частини ПЛ полягає у виборі типових опор. При цьому визначають: механічні навантаження на проводи та грозозахисні троси; габаритні розміри прогонів; стріли провисання проводів в прогонах для різних кліматичних умов роботи лінії; розміщення опор по профілю траси лінії та інше. Для визначення навантажень на дроти та механічних навантажень в їх матеріалах необхідно знати кліматичні умови в районі спорудження лінії (ожеледь, вітрові навантаження, які викликають такі негативні явища як обрив дротів, вібрація та хитання проводів.
Кліматичні умови різних районів країни та їх вплив на повітряні лінії визначають на основі статистичної обробки метеорологічних спостережень. Результати дослідження атмосферних дій на повітряні лінії дозволили скласти карти кліматичного районування території країни за швидкістю напору вітру і товщиною стінки ожеледі.
Кліматичні умови мають такий вплив на повітряні лінії:
температура повітря впливає на натяг і провисання дротів і тросів. Особливо небезпечні максимальна і мінімальна температури, для яких виникають найбільше провисання і натяг дротів відповідно. Небезпечними є також низькі температури в поєднанні з великими швидкостями вітру, а також температури, які сприяють процесам обмерзання дротів і виникнення грозових явищ;
вітер своїм тиском створює поперечне навантаження на дріт і характеризується напором вітру;
ожеледно-паморозні утворення, які являють собою накопичення на дротах у вигляді інею, паморозі, ожеледі і суміші ожеледі з памороззю, які створюють значні додаткові навантаження на елементи повітряних ліній. Дроти і троси повітряних ліній електропересилань за певних атмосферних умов покриваються інеєм, ожеледдю і обліплюються снігом. Наявність цих додаткових навантажень значно погіршує роботу дротів не тільки через додаткову вагу, але й через зростання навантаження від вітру, бо вітер в цьому випадку тисне на велику поверхню.
Ожеледь утворюється під час туманів, дощу, мокрого снігу коли температура коливається біля 0 °С, осідання на дріт переохолоджених частинок води, які замерзають під час переходу температури через 0 °С.
Ожеледь не тільки розриває дроти, але й руйнує опори. Для боротьби з утворенням ожеледі на дротах використовують плавлення її електричним струмом.
Довжина прогону ПЛ на місцевості - це горизонтальна відстань між центрами двох суміжних опор (l, м). Габаритний прогін - це прогін, довжина якого визначається нормованим вертикальним габаритом від проводів до землі якщо опори встановлені на ідеально гладкій поверхні. Вертикальним габаритом або просто габаритом лінії h (рис.1) називають найменшу вертикальну відстань від проводу в прогоні до землі, води чи інших споруд. Прогони ПЛ вибирають і з економічних поглядів, бо зі збільшенням довжини прогону l необхідно збільшувати висоту опор, щоб не порушити допустимий габарит лінії h; але тоді зменшується кількість опор та
Рис. 1. Основні характеристики габаритного прогону ПЛ.
ізоляторів на лінії.
Стріла провисання проводу f - відстань по вертикалі від прямої що з’єднує точки підвісу провода, до нижчої точки провода в прогоні. Для лінії, яка має точки кріплення проводу на різних висотах, розрізняють дві стріли провисання, рівні вертикальним відстаням між найнижчою точкою провисання дроту і точками кріплення дротів. Найбільша стріла провисання провода в габаритному прогоні називають габаритною стрілою провисання. Габарити ПЛ встановлюються нормами за умов безпечного пересування людей та транспорту під лініями, та залежать від номінальної напруги ЛЕП, характеристики місцевості (населена, ненаселена, важкодоступна) та типу споруди, що перетинається. В табл. 1 наведені конструктивні розміри (габарити) ПЛ різних напруг.
Таблиця 1
Номінільна напруга, кВ |
Довжина прогону l, м |
Висота опори H, м |
Габарит лінії h, м |
6-10 |
50-100 |
10 |
6-7 |
35 |
150-200 |
10 |
6-7 |
110 |
170-250 |
13-14 |
6-7 |
220 |
250-350 |
25-30 |
7-8 |
330 |
300-400 |
25-30 |
7,5-8 |
750 |
450-750 |
30-41 |
10-12 |
Конструкція фази ПЛ в основному визначається маркою та перерізом проводів, їх кількістю в фазі, розміщенням та відстанню між ними. Якщо фаза виконана не одним, а двома та більше проводами, вона називається розщепленою. Повітряні лінії з розщепленими фазами споруджують для надвисоких напруг.
За конструктивним виконанням ПЛ можуть бути одно- , дво- та багатоколовими. Число кіл визначається схемою електропостачання в залежності від потужності, що передається по лінії електропересилання та необхідності резервування. Під поняттям коло розуміють три проводи однієї трифазної ПЛ. Згідно з цим одноколовою називається ПЛ з розміщенням одного кола на опорах, двоколовою називається ПЛ з кріпленням на опорах двох кіл. Кола можуть бути підвішані на двох окремих одноколових опорах або на одній двоколовій опорі.