2. Проводи та троси

Повітряні лінії виконуються голими (неізольованими) проводами. Згідно з державним стандартом проводом називається виріб, у якого одна або декілька струмопровідних жил. В залежності від конструкції розрізняють:

• однодротові проводи, які складаються з одного дроту суцільного перерізу (рис. 2,а);

• багатодротові монометалеві проводи, які складаються в залежності від перерізу проводу з 7, 19 та 37 скручених між собою окремих дротів з одного металу (рис. 2,б);

• багатодротові біметалеві проводи, які складаються з дротів двох металів або металу та сплаву(рис. 2,в);

а) б) в)

Рис. 2. Конструкція проводів ПЛ

Для проводів та тросів висувають такі вимоги:

• матеріал проводів повинен мати високу електричну провідність;

• порожнисті проводи та розширені проводи з каркасною спіраллю.

Проводи з одного дроту дешевші ніж багатодротові, але менш гнучкі, мають малу міцність та використовують як правило, на лініях напругою до 1000 В. Багатодротові дроти використовують на лініях всіх напруг, вони характеризуються великою механічною міцністю та гнучкістю.

• проводи та троси повинні володіти високою механічною міцністю, яка може допускати можливо більший їх натяг, що, в свою чергу, дозволяє зменшити висоту опор та збільшити довжину прогонів, а це істотно впливає на економічність споруди ПЛ;

• матеріал проводів та тросів повинен витримувати атмосферний вплив, тобто бути стійким проти корозії зумовленої атмосферними опадами, забрудненістю атмосфери промисловими підприємствами та відкладенням солей;

• проводи та троси повинні задовільняти умови економічності (з цією метою намагаються використовувати проводи з менш дефіцитних та більш дешевих металів).

Повітряні лінії монтують з голих мідних, сталевих, сталеалюмінієвих та інших проводів.

З металів, які можуть бути використані для виготовлення проводів на першому місці за провідністю стоїть мідь, потім бронза та алюміній; сталь має значно нижчу електричну провідність.

Мідні дроти легко піддаються зварюванню та пайці. Мідь стійка до атмосферних впливів та корозії від шкідливих хімічних домішок в повітрі, має достатню механічну міцність. Однак, мідь є надзвичайно дефіцитним металом, внаслідок чого мідні дроти для виконання ПЛ останнім часом практично не використовуються (частково в контактних мережах, мережах специфічних виробництв).

Мідні проводи виготовлюють одно- та багатодротовими з діаметром дроту 2,7-3,5 мм. Проводи з міді маркують літерою М з вказівкою відповідного перерізу. Наприклад, мідний провід з номінальним перерізом 35 мм² позначається - М - 35.

Алюмінієві проводи в порівнянні з мідними мають в 1,6 рази більший питомий опір (_а =28,9 Ом мм² /км та _м=17,24 Ом мм² /км), значно меншу механічну міцність, не витримують багатократних перегинів, що є їх основними недоліками. Однак, алюміній легший від міді в 3,3 рази, виробництво алюмінію значно дешевше, він менш дефіцитний матеріал. Це зумовило його широке використання для виготовлення проводів ПЛ. Невелика міцність алюмінію на розрив спонукає виготовляти алюмінієві проводи тільки багатодротовими та підвішувати їх на зменшеній відстані між опорами, щоб запобігти великим стрілам провисання.

Проводи з алюмінію маркують літерою А або Ап залежно від марки алюмінієвого дроту, з добавленням відповідного перерізу.

Добре переносячи вплив довкілля алюмінієві проводи погано протистоять впливу хімічно активних сумішей повітря. Тому інколи для спорудження ПЛ використовують алюмінієві проводи марки АКП (АпКП), які захищені від корозії завдяки наповненню міждротового простору нейтральним мастилом.

Стальні проводи характеризуються великою механічною міцністю та невисокою вартістю. Однак значний питомий опір та низька корозійна стійкість обмежують використання сталі як провідникового матеріалу. Тому стальні проводи використовують в мережах напругою до 10 кВ для пересилання порівняно невеликих потужностей. Крім того, їх доцільно використовувати під час спорудження великих переходів (через ріки, урвища) на ПЛ напругою 35 кВ та вище. Для захисту стального дроту від корозії його покривають тонким шаром цинку. Сталеві проводи виготовляють одно- та багатодротовими. Останнім часом використання сталевих проводів значно зменшилось.

До багатодротових біметалевих проводів відносять комбіновані проводи - сталеалюмінієві та сталебронзові. Конструктивно вони складаються зі сталевої серцевини, поверх якої навивається алюміній або бронза. Сталева серцевина значно підвищує механічну міцність проводу, а зовнішня алюмінієва або бронзова частина, переріз якої набагато більший і яка має хорошу електричну провідність, визначає необхідні електричні характеристики проводу в цілому. Сталебронзові проводи через значну вартість бронзи практичного використання не отримали (бронза - мідний сплав з підвищеною механічною міцністю), натомість сталеалюмінієві проводи дуже широко використовують для спорудження ПЛ, що пояснюється їх порівняно невеликою вартістю та хорошими електричними та механічними характеристиками.

Згідно Державного стандарту 839-80 сталеалюмінієві проводи позначають літерами АС з добавленням через дефіс дробу, в чисельнику якого - номінальний переріз алюмінієвої частини, а в знаменнику - сталевої частини проводу. Так, провід марки АС-300/39 має номінальний переріз алюмінієвої частини 300 мм² та сталевої частини відповідно 39 мм².

Для спорудження ПЛ, які працюють в різних умовах, сталеалюмінієві проводи всіх марок випускають з різним співвідношенням перерізів. Сталева серцевина характеризує їх міцність, що використовують в різних умовах роботи (проводи середньої, підсиленої, особливо підсиленої міцності, полегшеної конструкції і т.д.). Так в районах з товщиною стінки ожеледі до 20 мм використовують провід марки АС зі співвідношенням перерізів алюмінієвої частини та сталевої серцевини - 6:8. На морських узбережжях, біля солених озер, в промислових районах, де проводи пошкоджуються від корозії, рекомендовано використовувати проводи марок АСКС (сталеалюмінієвий з наповненням сталевої серцевини антикорозійним мастилом), АСК (такий же, але серцевина ізольована поліетиленовою плівкою), АСКП та інші.

Троси (линви) призначені для захисту ПЛ від атмосферних перенапруг та прямого попадання блискавки, а також зменшення впливів на лінію зв’язку. Трос підвішується на опорах вище проводів. В якості грозозахисних тросів на ПЛ 35 кВ та вище використовують, в основному, сталеві багатодротові канати з номінальним перерізом 35 - 75 мм². Сталеві троси (не залежно від ступеня агресивності навколишнього середовища) повинні покриватись цинком, для запобігання передчасної корозії. Для великих значень однофазного струму к.з. в якості грозозахисних тросів використовують сталеалюмінієві проводи. Переріз грозозахисного тросу вибирається за механічним розрахунком. Перевірка тросів на термічну стійкість виконується тільки для ПЛ 110 кВ та вище. Останнім часом грозозахисні троси використовують для організації високочастотних каналів зв’язку і з цією метою використовують проводи марок АС-70/72 та АС-95/141.

3. Опори

Опори призначені для підвішування проводів та тросів на необхідній висоті над поверхнею землі, проводів інших ліній , споруд чи води. Вони повинні бути механічно міцними за різних метеорологічних умов. Опори класифікують за матеріалом, типом та призначенням, конструктивними особливостями та за іншими ознаками. Для ПЛ доцільно використовувати, як правило, уніфіковані та типові конструкції.

Залежно від матеріалу опори повітряних ліній можуть бути дерев’яними, металевими або залізобетонними.

Дерев’яні опори є найдешевшими, міцними, легко обслуговуються, володіють хорошою природною ізоляцією. Основний їх недолік - недовговічність, внаслідок процесу гниття. Для продовження служби таких опор їх просочують антисептиками (креозотом та ін.), використовують клеєну деревину, що затримує процес гниття опори та продовжує термін її служби до 20 років. Їх використовують для одноколових ліній до 220 кВ.

Для виготовлення металевих опор використовують сталь та алюмінієві сплави. Вони дозволяють створювати конструкції, розраховані на великі навантаження, володіють високою міцністю. Однак вони дорогі та мають низьку корозійну стійкість. Для захисту від корозії опори оцинковують або використовують антикорозійні лаки та фарби. Доволі перспективним може стати використання спеціальних корозійностійких сталей, які завдяки високій міцності дозволяють істотно знизити масу опори та не потребують цинкування.

Зараз широке застосування знайшли залізобетонні опори, які не підлягають корозії та гниттю, прості в експлуатації, довговічні. Під час їх виготовлення зменшуються витрати: металу; експлуатаційні; монтажні. Чи не єдиним недоліком є велика маса, що ускладнює їх монтаж та транспортування.

Останнім часом проводять експериментальні роботи з виконання траверс із синтетичних матеріалів (склопластику, епоксидних та поліефірних смол). Ці матеріали забезпечують механічну міцність, прості у виготовлені і не підлягають окисленню та корозії. Вони ж здійснюють ізоляцію.

Залежно від способу підвісу проводів опори поділяють на дві основні групи:

• проміжні;

• анкерні.

Проміжні опори встановлюють на прямолінійних ділянках лінії. Анкерні опори через певні інтервали між проміжними.

Перші служать для підтримування проводів в нормальних режимах роботи ПЛ (якщо необірвані проводи та троси), коли на них діє вертикально маса всіх елементів лінії та ожеледі, а також тиск повітря, перпендикулярний до лінії. Проводи кріплять до проміжних опор через підтримуючі гірлянди ізоляторів.

Анкерні опори повністю сприймають тиск проводів та тросів в суміжних з опорою прогонах. Вони встановлюються для жорсткого закріплення проводів в особливо відповідальних точках ПЛ ( по кінцях лінії, по кінцях її прямих ділянок, при перетині водойм, залізних доріг, автомобільних трас та ін.). Проводи до анкерної опори кріплять через натяжні гірлянди ізоляторів. Анкерні опори, на відміну від проміжних, розраховані на сприйняття значної ваги проводів та тросів під час обриву частини з них в прилеглому прогоні. При цьому вони не повинні деформуватись.

За призначенням опори поділяють на

• кутові;

• кінцеві;

• перехідні;

• відгалужуючі;

• транспозиційні.

Кутові опори встановлюють в місцях повороту повітряних ліній. Кутові опори можуть бути як проміжними так і анкерними (рис.3,а). На проміжні кутові опори в нормальному режимі, крім звичайних вертикальних навантажень, діють сумарні зусилля від тяжіння проводів та тросів в суміжних прогонах, прикладені в точках кріплення проводів та тросів на опорі по бісектрисі кута повороту лінії. Проміжні кутові опори (рис. 3,б) застосовують для кутів повороту лінії до 20. Для більших кутів повороту використовують анкерні кутові опори.

Кінцеві опори встановлюють по кінцях лінії. Від них відходять проводи, які підвішують на порталах підстанцій чи станцій та розраховують на одностороннє тяжіння проводів та тросів зі сторони лінії. За міцністю вони повинні бути такі, як анкерні.

Перехідні опори служать для здійснення переходів через різні інженерні споруди та природні перепони (мости, річки, озера, тощо), а також через інші ПЛ. Такі опори зазвичай мають більшу висоту ніж інші типи опор, їх виконують як проміжними так і анкерними. Під час переходів через ріки, канали, озера перехідні опори повинні бути анкерними кінцевими.

Відгалужуючі опори призначені для приєднання та розведення проводів відгалуження та основної лінії.

Транспозиційні опори - це анкерні опори з додатковими гірляндами ізоляторів та конструктивними елементами, що дозволяють міняти розміщення проводів (виконувати їх транспозицію). Транспозиція (перехрещування) проводів - зміна розміщення проводів фаз ліній електропересилання, що здійснюється з метою досягнення елек­тричної симетрії фаз між собою, а також по відношенню до землі чи

Рис.3,а Проміжна кутова опора ПЛ 110 кв Рис.3,б. Анкерна кутова опора ПЛ 220-330 кВ

сусідніх ліній. Це здійснюється на основі поділу всієї довжини лінії на однакові ділянки, кількість яких рівна трьом. Три таких послідовних ділянки утворюють повний цикл транспозиції (рис. 4). Завдяки транспозиції вирівнюються індуктивності та ємності фаз, і, як наслі­док, спади напруг в кожній з трьох фаз.

Рис. 4. Повний цикл транспозиції фаз повітряної лінії

Транспозиція виконується для ПЛ напругою 110 кВ і вище, якщо їх довжини, складають 100 км і більше. Як правило, здійснюють один цикл транспозиції. Для довжин менших ніж 100 км транспозицію здійснювати недоцільно, бо: ефект симетрування в цьому випадку незначний; транспозиційні опори вносять додаткові капітальні вкладення у вартість лінії в цілому; найбільша доля пошкоджень в ПЛ припадає на ділянки з транспозиційними опорами; під час застосування високочастотного зв'язку, транспозиція посилює загасання високочастотних хвиль.

Під час проведення уніфікації опор було скорочено кількість їх типів та типорозмірів деталей, знайдено раціональні та економічні конструкції для відповідних кліматичних та географічних районів, напруг та груп проводів. Конструкції уніфікованих опор передбачають індустріальні методи їх монтажу, а також організацію масового виробництва на спеціалізованих заводах. Більшість конструкцій опор всіх класів напруг випускається за типовими проектами.