Конструкция воздушных линий
Система проводов соединительной арматуры, опор, изоляторов, траверс, кабелей, каналов и т. д. для передачи энергии называется линией электропередачи. В свою очередь, линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные. Воздушной линией (ВЛ) называется линия электропередачи, расположенная на открытом воздухе. Основными элементами воздушных линий являются (рис. 2.1): 1 – провода, 2 – изоляторы, 3 – опора, 4 – грозозащитные тросы, 5 – траверсы, 6 – тросостойки, 7 – фундаменты и линейная арматура. Провода служат для передачи электроэнергии. Изоляторы изолируют провода от опоры. Опоры поддерживают провода на определенном расстоянии от земли и от пересекаемых линией водных поверхностей, инженерных сооружений (шоссейные и железные дороги, газопроводы, линии электропередачи и т.п.). Воздушные линии 110 (35) кВ и более высоких напряжений на металлических и железобетонных опорах и часть линий на деревянных опорах сооружаются с грозозащитными тросами, предназначенными для защиты проводов от непосредственных разрядов в них молний. С помощью линейной арматуры провода закрепляются на изоляторах, а изоляторы на опорах. Воздушным линиям электропередачи, как наиболее простым и дешевым устройствам по передаче и распределению электроэнергии, отдается предпочтение по сравнению с кабельными линиями. На ВЛ применяются неизолированные провода, т.е. без изолирующих покровов. Провода ВЛ в основном изготовляются из алюминия и его сплавов и реже из меди и ее сплавов. В отдельных случаях оказывается необходимым применение стальных проводов. Алюминий, медь и их сплавы применяются в виде холоднотянутой проволоки, обладающей достаточной механической прочностью. Алюминиевые проволоки имеют низкий предел напряжения усталости и потому подвержены изломам при вибрации проводов. Медь является очень хорошим материалом для изготовления проводов. Однако в ряде стран, в том числе и в России, медь дефицитна, и поэтому медные провода применяются лишь в тех случаях, когда по тем или иным показателям невозможно применение алюминиевых или сталеалюминевых проводов. Для изготовления проводов из сплавов меди применяется бронза, обладающая высокой механической прочностью. В предшествующий период на воздушных линиях 380 В – 10 кВ применялись стальные провода. В настоящее время такие провода не применяются, так как они обладают существенно большими активными сопротивлениями (сравнительно с алюминиевыми и сталеалюминевыми проводами), что приводит к столь же повышенным потерям мощности, электроэнергии и напряжения в линиях. К недостаткам стальных проводов относится и их повышенная коррозионность в природных условиях. Применение стальных проводов оправдывается на линиях 110 (35) – 330 кВ для выполнения особенно больших пролетов переходов линий через широкие водные пространства, горные долины и т.п. (от нескольких сотен метров до 3–5 км). Сталь высокой прочности применяется для выполнения грозозащитных тросов линий 110–220 кВ. В последние годы грозозащитные тросы используются для организации высокочастотных каналов связи. Такие тросы выполняются сталеалюминевыми. По конструкциям проводов воздушных линий различаются однопроволочные и многопроволочные из одного металла, а также многопроволочные из двух металлов. Однопроволочные провода (рис. 2.2а) разрешается применять только на линиях напряжением до 1000 В. Все линии более высоких номинальных напряжений сооружаются с многопроволочными проводами. Основными преимуществами применения многопроволочных проводов являются большая надежность в эксплуатации, большая гибкость. Многопроволочные провода из одного металла (рис. 2.2б) свиваются из проволок одного и того же диаметра. Выпускаются алюминиевые многопроволочные провода марок А и АКП. Отличие марки провода АКП от А – межпроволочное пространство АКП заполнено нейтральной смазкой повышенной термостойкости, противодействующей появлению коррозии. Провода из сплавов алюминия (АН– нетермообработанный, АЖ – термообработанный сплав) имеют большую механическую прочность и примерно такую же проводимость, как и провода марки А. Конструкция многопроволочных проводов из двух металлов (рис. 2.2в) создана с целью сочетания высокой механической прочности стальных проволок сердечника с хорошей электрической проводимостью менее прочных проволок наружных повивов. Из проводов такого типа наибольшее распространение получили сталеалюминевые провода, которые широко применяются в мировой практике благодаря их относительно невысокой стоимости и хорошим механическим и электропроводящим свойствам. Соотношение площадей поперечного сечения алюминиевой и стальной частей в проводах разных марок и разных областей применения обычно находится в пределах 4,0-8,0. Проводимость стального сердечника не учитывается, а за электрическое сопротивление принимается только сопротивление алюминиевой части. В соответствии с ГОСТ 839-80 выпускаются сталеалюминевые провода марок АС, АСКС, АСКП, АСК. Провод марки АС состоит из стального сердечника и алюминиевых проволок. Провод предназначается для ВЛ при прокладке их на суше, кроме районов с загрязненным вредными химическими соединениями воздухом. Коррозионно-стойкие провода АСКС, АСКП, АСК предназначены для ВЛ, проходящих по побережьям морей, соленых озер и в промышленных районах с загрязненным воздухом; АСКС и АСКП – это провода марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника (С) или всего провода (П) заполнено нейтральной смазкой повышенной термостойкости; АСК – провод марки АСКС, но стальной сердечник изолирован двумя лентами полиэтиленовой пленки.
Рис. 2.2. Провода ВЛ.
В обозначение марки провода вводится номинальное сечение алюминиевой части провода и сечение стального сердечника: АС 120/19 или АСКС 150/34. Между проводами воздушных линий, находящимися под напряжением, и конструктивными частями опор изоляция осуществляется с помощью изоляторов. Как и прочие элементы воздушных линий, изоляторы работают в достаточно тяжелых и меняющихся в широком диапазоне механических и климатических условиях, поэтому материал и конструкция изоляторов должны удовлетворять ряду требований. Основными из этих требований помимо высоких изоляционных качеств являются необходимая механическая прочность, экономичность и стойкость к природно-климатическим условиям. Основными материалами для изготовления изоляторов воздушных линий служат фарфор и закаленное стекло. Оба эти материала обладают высокими изоляционными свойствами и достаточно хорошим сопротивлением на разрыв и сжатие; вместе с тем они имеют относительно малую прочность на поперечный изгиб. Эти качества фарфора и стекла учитываются при конструировании линейных изоляторов. В последнее время начинают использоваться полимерные изоляторы. Их основными достоинствами являются малая масса (в 7–10 раз меньше, чем фарфоровых изоляторов) и влагоотталкивающие свойства наружной поверхности. Применение данных изоляторов перспективно для линий 110 кВ и более высоких напряжений. При монтаже и эксплуатации проводов и тросов возникает необходимость сращивать отдельные их отрезки, что выполняется с помощью соединителей. Закрепляются провода и тросы некрупных марок обжатием их в овально-трубчатых соединителях (или закручиванием проводов вместе с соединителем) (рис. 2.3а). Провода крупных марок сращиваются опрессованием на них соединителей (рис. 2.3б), причем при сталеалюминевых проводах отдельно спрессовываются стальной соединитель на стальном сердечнике провода, а на токоведущей части – алюминиевый корпус соединителя. Сварка проводов некрупных марок применяется для существенного снижения электрического сопротивления контакта в месте соединения (сравнительно с обжатием или скруткой провода и соединителя), однако в таком конструктивном исполнении, когда исключается восприятие сварным соединением значительных механических усилий. Аналогична цель сращивания проводов с при менением "взрыва" в специальном кожухе. Рис. 2.3. Обжимаемый овально-трубчатый и прессуемый соединители сталеалюминевых проводов.
Опоры воздушных линий предназначены для подвески проводов на необходимой высоте над поверхностью земли или над пересекаемыми линией техническими сооружениями (шоссе, железные дороги, иные линии электропередачи и др.). Опоры классифицируются по ряду признаков, основные из которых – материал опоры, количество трехфазных линий, провода которых подвешены на опоре, основное назначение опоры в составе линии (тип опоры), расположение проводов на опорах, конструктивное выполнение, а также способ обеспечения устойчивого вертикального положения опоры. Опоры выполняются из металла, железобетона и древесины. Материал для изготовления опор для той или иной линии выбирается на основании технико-экономических сопоставительных расчетов с учетом конкретных экономических условий сооружения и эксплуатации линий в рассматриваемом районе. Металлические опоры получили широкое распространение ввиду высокой механической прочности металлов, значительного срока их службы, возможности создания опор практически любой конструкции, высоты и прочности. К недостаткам металлических опор относятся их высокая стоимость, большая масса и в некоторых случаях сложность доставки их частей на трассу линии. Как правило, металлические опоры изготовляются из стали; основным недостатком этого материала является подверженность коррозии. Поэтому приходится принимать меры для предотвращения окисления их поверхности. До недавнего времени это осуществлялось покрытием поверхности стальных опор битумными лаками с последующей окраской. Современным методом является заводская горячая оцинковка всех стальных изделий или частей опоры. В отдельных случаях опоры выполняются из сплавов алюминия. Малая масса таких опор делает их удобными для сооружения линий электропередачи в условиях труднопроходимых трасс, когда затруднена доставка опор на места их установки. Достоинством опор из алюминия также является их стойкость к окислению, в связи с чем отпадает необходимость в антикоррозионных покрытиях их поверхностей. Железобетонные опоры изготовляются со стойками из железобетона и со стальными (оцинкованными) или реже с железобетонными траверсами. Железобетонные части таких опор имеют продольную и поперечную стальную арматуру. Положительными качествами железобетонных опор являются меньший расход металла и меньшая стоимость по сравнению с металлическими опорами. К их отрицательным качествам относятся большая масса, относительная хрупкость поверхности бетона (это предъявляет высокие требования к их транспортировке), а также пониженная прочность деталей на поперечный изгиб. Последнее обусловливает целесообразность изготовления железобетонных частей опор с предварительно напряженной (растянутой) арматурой. Деревянные опоры применяются на линиях электропередачи из-за относительно невысокой их стоимости в тех районах, где проводятся большие разработки лесных массивов, и в прилегающих к ним зонах. Эти опоры просты в сборке и замене их частей в эксплуатации, легка и транспортировка частей опор. Опоры изготовляются из сосны, лиственницы, реже из ели. Основными недостатками деревянных опор являются подверженность древесины загниванию, а также возможности получения бревен лишь ограниченной строительной длины (до 6–11, реже 11–15 м), что соответственно ограничивает сроки службы частей опоры, высоту опор и длины пролетов линий. Для ограничения загнивания древесины бревна длительно просушивают на открытом воздухе и затем пропитывают антисептиками, препятствующими развитию гниения древесины. Срок службы различных частей деревянных опор из хорошо пропитанной сосновой древесины возрастает до 10–15 лет сравнительно с 3–10 годами при отсутствии такой профилактики. В некоторых районах нашей страны (Сибирь, Дальний Восток, север европейской части) целесообразно использование лиственницы, древесина которой незначительно подвержена загниванию и служит 20–40 лет без профилактических мероприятий. Ввиду относительно небольшой длины прямоствольных и необходимых по диаметру бревен, которые могут быть получены для сооружения линий, деревянные опоры обычно изготовляются с составными стойками, выполняемыми из собственно стойки и заглубляемого в землю пасынка. Ведутся работы по выполнению траверс или всей верхней части (головки) опоры из синтетических материалов – стеклопластика, эпоксидных и полиэфирных смол. При соответствующей конструкции опор отпадает необходимость в линейных изоляторах, функции которых в этих случаях выполняют траверсы или детали "головки" опоры. По назначению различаются следующие основные типы опор: промежуточные, анкерные и анкерные-угловые. Промежуточные опоры предназначены для поддержания проводов в нормальных режимах работы линий, когда действуют вертикальные силы веса всех элементов линии и гололедных отложений на них, а также давление ветра. Анкерные опоры в нормальных режимах работы линии выполняют те же функции, что и промежуточные. Но эти опоры рассчитываются также и на восприятие значительных тяжений по проводам и тросам, возникающих при обрыве части из них в промежуточном пролете, а также при монтаже проводов и тросов. При этом анкерные опоры не должны деформироваться, в связи с чем они выполняются в форме пространственных ферм, а также с применением растяжек. На линиях с железобетонными промежуточными опорами анкерные опоры обычно выполняются стальными. Разновидностью анкерных являются концевые опоры, пограничные между воздушной линией и конструкциями распределительных устройств электрических станций и подстанций. Концевые опоры предназначены для восприятия одностороннего действия всех сил, обусловленных проводами линий, что позволяет конструкции распределительных устройств не рассчитывать на действие указанных сил. Естественно, что трассы линий не могут быть выполнены прямолинейными: линии сооружаются с обходами населенных пунктов, предприятий, естественных преград и т.п. Изменение направления трассы линии производится на анкерных угловых опорах. На эти опоры постоянно действуют равнодействующие сил тяжений по проводам и грозозащитным тросам. Данные силы направлены по биссектрисе внутреннего угла поворота трассы. Основной отличительной чертой анкерных угловых опор являются элементы (подкосы, растяжки), воспринимающие указанные силы; данные элементы работают на сжатие (подкосы) или на растяжение (подкосы, растяжки). Устойчивость вертикального положения (во всех режимах) свободностоящих металлических опор обеспечивается соответствующей прочностью их конструкций, а также закреплением их на специальных железобетонных фундаментах или сваях, заглубленных в грунт на 2.25–3.0 м. Устойчивость одностоечных железобетонных свободностоящих опор, а также деревянных опор обеспечивается заглублением в грунт нижних частей их стоек или приставок к стойкам. Устойчивость опор по отношению к действию горизонтальных сил может обеспечиваться не только закреплением собственно опоры в грунте, но и специальной системой стальных тросов–растяжек. Растяжки крепятся к верхним частям опор и к анкерным плитам, заглубленным в грунт на 2–3 м. Действие вертикальных сил веса всех элементов воздушных линий воспринимается только стойками опор, имеющими шарнирные соединения с относительно легкими подземными фундаментами. Существенную характеристику конструкций опор составляет число цепей трехфазных линий, несомых одной опорой. Наиболее распространенными типами являются одноцепные опоры, предназначенные для подвески проводов трех фаз одной линии и двухцепные опоры для двух трехфазных линий переменного тока. Сооружение линий на двухцепных опорах (сравнительно с их осуществлением на одноцепных опорах) дает экономию конструктивных материалов опор, а также уменьшает ширину трассы таких линий. Надежность передачи электроэнергии по двум параллельным линиям несколько выше при применении одноцепных опор. По расположению проводов на опорах различают расположение проводов треугольником, горизонтальное (одноцепные линии), елкой, бочкой и обратной елкой (двухцепные линии). Конструкции опор различаются по числу стоек: одно- и двухстоечные, редко трехстоечные. Каждое из расположений проводов обладает достоинствами и недостатками по весовым, технико-экономическим показателям опор и удобству монтажа и эксплуатации линий. Учитывая эти факторы, выбирают рациональное расположение проводов для конкретных конструкций опор и линий. При расположении проводов разных фаз линии в вертикальных плоскостях им придается взаимный сдвиг по горизонталям, с тем чтобы избежать опасных сближений или схлестываний проводов между собой (или проводов и тросов) при внезапном сбросе гололеда, при пляске проводов и тросов, а также чтобы в некоторых вариантах создать удобные условия их монтажа. При пересечениях воздушными линиями рек, морских проливов, водохранилищ, горных ущелий и т.п. пролеты пересечений составляют от нескольких сотен метров до 2–5 км. При таких длинных пролетах образуется провисание проводов и грозозащитных тросов в десятки и сотни метров и потому необходимо применение переходных опор повышенной высоты (до 100 м и более).
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (4324)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |