Воздушные линии электропередачи ЛЭП: конструкция, разновидности, параметры

Основными элементами воздушных линий являются провода, изоляторы, линейная арматура, опоры и фундаменты. На воздушных линиях переменного трехфазного тока подвешивают не менее трех проводов, составляющих одну цепь; на воздушных линиях постоянного тока — не менее двух проводов.

По количеству цепей ВЛ подразделяются на одно, двух и многоцепные. Количество цепей определяется схемой электроснабжения и необходимостью ее резервирования. Если по схеме электроснабжения требуются две цепи, то эти цепи могут быть подвешены на двух отдельных одноцепных ВЛ с одноцепными опорами или на одной двухцепной ВЛ с двухцепными опорами. Расстояние / между соседними опорами называют пролетом, а расстояние между опорами анкерного типа — анкерным участком.

Провода, подвешиваемые на изоляторах (А, — длина гирлянды) к опорам (рис. 5.1, а), провисают по цепной линии. Расстояние от точки подвеса до низшей точки провода называется стрелой провеса /. Она определяет габарит приближения провода к земле А, который для населенной местности равен: до поверхности земли до 35 и ПО кВ — 7 м; 220 кВ — 8 м; до зданий или сооружений до 35 кВ — 3 м; 110 кВ — 4 м; 220 кВ — 5 м. Длина пролета / определяется экономическими условиями. Длина пролета до 1 кВ обычно составляет 30…75 м; ПО кВ — 150…200 м; 220 кВ — до 400 м.

Разновидности опор электропередач

В зависимости от способа подвески проводов опоры бывают:

1. промежуточные, на которых провода закрепляют в поддерживающих зажимах;
2. анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этихопорах провода закрепляют в натяжных зажимах;
3. угловые, которые устанавливают на углах поворота ВЛ с подвеской проводов в поддерживающих зажимах; они могут быть промежуточные, ответвительные и угловые, концевые, анкерные угловые.

Укрупнено же опоры ВЛ выше 1 кВ подразделяются на два вида анкерные, полностью воспринимающие тяжение проводов и тросов в смежных пролетах; промежуточные, не воспринимающие тяжение проводов или воспринимающие частично.

На ВЛ применяют деревянные опоры (рис. 5Л, б, в), деревянные опоры нового поколения (рис. 5.1, г), стальные (рис. 5.1, д) и железобетонные опоры.

Одноцепная и двухцепная ВЛ

В распределительных сетях 0,4кВ, 10кВ используют одноцепные и двухцепные воздушные линии электропередачи. Одноцепная воздушная линия используется для передачи трехфазного стандартного напряжения. Двухцепная воздушная линия используются для передачи двух цепей имеющих разные направления. Допустим с Подстанции ПС два абонента на протяжении нескольких километров имеют одно направление вот здесь применяют двухцепную линию, а потом они расходятся на две воздушные линии одноцепных. По конструкции между данными типами ВЛ изменяется линейная арматура, а более подробно траверсы.

Конструкция Воздушной линии (ВЛ)

1.Опоры.

2.Траверсы.

3.Изоляторы.

4.Провод.

5.Защиту от грозы и перенапряжений

6.Заземление.

Деревянные опоры ВЛ

Деревянные опоры ВЛ все еще имеют распространение в странах, располагающих лесными запасами. Достоинствами дерева как материала для опор являются: небольшой удельный вес, высокая механическая прочность, хорошие электроизоляционные свойства, природный круглый сортамент. Недостатком древесины является ее гниение, для уменьшения которого применяют антисептики.

Эффективным методом борьбы с гниением является пропитка древесины маслянистыми антисептиками. В США осуществляется переход к деревянным клееным опорам.

Для ВЛ напряжением 20 и 35 кВ, на которых применяют штыревые изоляторы, целесообразно применение одностоечных свечеобразных опор с треугольным расположением проводов. На воздушных ЛЭП 6 —35 кВ со штыревыми изоляторами при любом расположении проводов расстояние между ними D, м, должно быть не меньше значений, определяемых по формуле

где U — напряжение линии, кВ; — наибольшая стрела провеса, соответствующая габаритному пролету, м; Ь — толщина стенки гололеда, мм (не более 20 мм).

Для ВЛ 35 кВ и выше с подвесными изоляторами при горизонтальном расположении проводов минимальное расстояние между проводами, м, определяется по формуле

Стойку опоры выполняют составной: верхнюю часть (собственно стойку) — из бревен длиной 6,5…8,5 м, а нижнюю часть (так называемый пасынок) — из железобетона сечением 20 х 20 см, длиной 4,25 и 6,25 м или из бревен длиной 4,5…6,5 м. Составные опоры с железобетонным пасынком сочетают в себе преимущества железобетонных и деревянных опор: грозоустойчивость и сопротивляемость гниению в месте касания с грунтом. Соединение стойки с пасынком выполняют проволочными бандажами из стальной проволоки диаметром 4…6 мм, натягиваемой при помощи скрутки или натяжным болтом.

Анкерные и промежуточные угловые опоры для ВЛ 6 — 10 кВ выполняют в виде Аобразной конструкции с составными стойками.

Схемы исполнения линий электропередачи СВН

Линии электропередачи сверхвысокого напряжения (СВН) могут быть одноцепными, двухцепными или многоценными. Число цепей определяется прежде всего ролью данной линии электропередачи в энергосистеме, а также ее номинальным напряжением и максимальной мощностью, которую требуется передать. Поскольку капитальные затраты на сооружение линии электропередачи СВН достаточно значительны, то исходя из экономии средств на первом этапе строительства целесообразно сооружать одноцепные линии сверхвысокого напряжения. Однако при этом снижается надежность работы электропередачи, так как отключение одноцепной линии может привести к дефициту мощности в приемной энергосистеме. Поэтому при выборе числа цепей линии следует иметь в виду следующие обстоятельства. В тех случаях, когда пропускная способность линии не превышает 10% суммарной располагаемой мощности приемной энергосистемы и отключение линии не приведет к необходимости отключения части нагрузки системы, поскольку эта система имеет достаточный резерв мощности, можно говорить о сооружении одноцепной линии. Следует также учитывать, что устройства автоматического повторного включения (АПВ) существенно повышают надежность работы одноцепных линий. В случае возникновения дефицита мощности в приемной системе при отключении одноцепной линии, который не может быть восполнен имеющимся резервом, необходимо учитывать возникающий ущерб, складывающийся из двух составляющих. Одна из них возникает при вводе резерва за счет загрузки неэкономичных агрегатов в данной энергосистеме, на что потребуется дополнительное топливо. Другая связана с покупкой недостающей энергии в соседних энергосистемах, что приведет к дополнительным перетокам мощности по межсистемным связям, которыми данная система связана с другими. Этот ущерб должен быть учтен в технико-экономическом обосновании сооружения одноцепной линии при сопоставлении с другими вариантами. Двухцепные линии электропередачи СВН обладают большей надежностью и одновременно имеют большую стоимость. Поэтому при проектировании электропередачи необходимость сооружения двухцепной линии должна быть обоснована технико-экономическими расчетами. При соединении двух систем, соизмеримых но мощности. целесообразно применять двухцепные линии. Эти две цепи могут иметь общие шины по концам линии электропередачи или заходить на две разные подстанции связываемых систем. Впоследствии на этой электропередаче могут быть сооружены промежуточные подстанции для питания промежуточных потребителей или для связи с энергосистемами, расположенными по трассе линии.

Возможны две принципиально различные схемы сооружения двухцепных линий электропередачи — блочная и связанная (рис. 1). В блочной схеме одна часть генераторов станции работает на одну из цепей линии, другая — на вторую цепь. Обе цепи могут заходить как на одну и ту же, так и на различные узловые подстанции приемной системы. Трассы этих цепей могут совпадать илн быть различными. Таким образом, линия электропередачи разделяется на две части, слабо связанные между собой. Такие схемы имеют некоторое преимущество, заключающееся в экономии средств за счет меньшего количества коммутационной аппаратуры на передающем конце, в частности, за счет применения схемы блок генераторов—трансформаторов—линия.

Однако такая блочная схема имеет и ряд серьезных недостатков, в результате чего она не получила применения в практике проектирования и строительства электропередач сверхвысокого напряжения. Один из недостатков этой схемы заключается в том, что при выходе одной цепи из работы теряется значительная часть мощности отправной электростанции, другой — в том, что при блочной схеме значительно труднее обеспечить высокую пропускную способность одной цепи вследствие отсутствия поперечных связей и секционирования передачи на промежуточных пунктах. Блочная схема может быть использована только для связи удаленной электростанции с приемной системой.

Такие схемы была предложены на самом первом этапе освоения дальних электропередач СВН. В настоящее время они не рассматриваются даже на первоначальных этапах проектирования. Неприемлемо применение блочных схем и на последующих этапах развития сети СВН. Развитие электроэнергетических систем требует не строительства отдельных, изолированных элементов, а создания сети электропередач СВН, в которых крупные тепловые, атомные и гидравлические станции, а также крупные подстанции, обеспечивающие энергией промышленные районы, являлись бы узлами этой сети. Такие возможности дают связанные схемы, где имеются поперечные связи между цепями на всем протяжении электропередачи. Как показал опыт проектирования и эксплуатации таких электропередач на первых этапах их существования, переключательные пункты, сооружаемые через каждые 250—300 км, обеспечивают при авариях отключение только отдельных участков каждой цепи, что позволяет лишь незначительно уменьшать пропускную способность передачи при сохранении устойчивости параллельной работы генераторов передающей станции с приемной системой. Кроме того, они существенно облегчают эксплуатацию и ремонты линий такой электропередачи. Впоследствии эти переключательные пункты могут быть преобразованы в промежуточные подстанции, предназначенные для питания нагрузки, появившейся в их зоне, и в конечном итоге превратиться в узлы сети СВН. Поэтому все протяженные линии электропередачи СВН в настоящее время проектируются как элементы развитой сети СВН. На рис. 2 приведены упрощенные схемы поэтапного развития сети СВН одного из энергообъединений. На I этапе новая линия соединяет несколько узлов развитой сети более низкой ступени напряжения. На II этапе к подстанциям новой линии присоединяются радиальные линии для подключения крупных электростанций или мощных узлов нагрузки с большим годовым приростом мощности. На III этане есть новой ступени напряжения становится сложнозамкнутой, включает в себя несколько контуров и превращается, по существу, в системообразующую. При этом существовавшая прежде сеть более низкого класса напряжения постепенно превращается в распределительную, хотя отдельные ее звенья, обладающие большой пропускной способностью, сохраняют функции системообразующих. Многоценные электропередачи СВН — три и более цепей — при проектировании, как правило, не рассматриваются. Если возникает потребность в многоцепной передаче для обеспечения заданной пропускной способности данной связи, то это говорит о том, что номинальное напряжение электропередачи выбрано неправильно и следует переходить на новую, более высокую ступень напряжения. Рис. 2. Поэтапное развитие сети СВН

Однако решение о сооружении многоцепной электропередачи может быть вынужденным, когда необходимый более высокий класс напряжения еще не освоен, а пропускная способность линии электропередачи должна быть достаточно высокой. Такие решения были приняты, например, в Канаде и Бразилии при сооружении линии электропередачи уже упоминавшихся ГЭС на р. Черчилл и ГЭС Итайну, когда необходимо было передать мощность около 6 ГВт на расстояние свыше 800 км. Наиболее высокие ступени напряжения в этих странах были соответственно 735 и 765 кВ. Поэтому были сооружены трехцепные линии электропередачи, так как в тех условиях других решений быть не могло. Многоцепные линии электропередачи СВН могут быть и на межсистемных связях. Причем увеличение количества цепей происходит по мере развития связываемых систем и увеличения межсистемных перетоков мощности, когда переходить на более высокую ступень невозможно по изложенной выше причине или просто нецелесообразно как по экономическим, так и по инженерным соображениям. Так, например, в ЕЭС России существуют многоцепные связи между ОЭС Центра и ОЭС Средней Волги, ОЭС Центра и ОЭС Юга (Украина), ОЭС Сибири и ОЭС Северного Казахстана. Как правило, эти линии соединяют различные узлы связываемых систем и в ряде случаев имеют различное номинальное напряжение, например 330 и 750 кВ.

Естественно, наличие этих связей учитывается в расчетах межсистемных перетоков мощности и режимов ЕЭС России. В этих случаях принято говорить о пропускной способности не отдельно взятой линии, а о пропускной способности сечения, в которое входят все линии, связывающие рассматриваемые системы.

Стальные опоры электропередачи

Стальные опоры широко применяют на ВЛ напряжением 35 кВ и выше.

По конструктивному исполнению стальные опоры могут быть двух видов:

1. башенные или одностоечные (см. рис. 5.1, д);
2. портальные, которые по способу закрепления подразделяютсяна свободностоящие опоры и опоры на оттяжках.

Достоинством стальных опор является их высокая прочность, недостатком — подверженность коррозии, что требует при эксплуатации проведения периодической окраски или нанесения антикоррозийного покрытия.

Опоры изготавливают из стального углового проката (в основном применяют равнобокий уголок); высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб. В узлах соединения элементов применяют стальной лист различной толщины. Независимо от конструктивного исполнения стальные опоры выполняют в виде пространственных решетчатых конструкций.

Конструкция ЛЭП

Металлическая опора линии электропередачи.

вклю­ча­ет про­во­да, изо­ля­то­ры, опо­ры (рис.). Про­во­да воз­душ­ных ЛЭП долж­ны об­ла­дать хо­ро­шей элек­трич. про­во­ди­мо­стью, ме­ха­нич. проч­но­стью, стой­ко­стью про­тив ат­мо­сфер­ных и хи­мич. воз­дей­ст­вий. Осн. про­вод­ни­ком элек­трич. энер­гии ЛЭП в Рос­сии слу­жат алю­ми­ние­вые про­во­да; за ру­бе­жом ши­ро­кое при­ме­не­ние по­лу­чи­ли алю­ми­ние­вые спла­вы, об­ла­даю­щие по­вы­шен­ной ме­ха­нич. проч­но­стью (ал­д­рей, аль­ме­лек, ак­рон), а так­же вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ные спла­вы c цир­ко­ни­ем (ра­бо­чая темп-ра до 150–210 °C). Про­во­да (не­изо­ли­ро­ван­ные) из­го­тав­ли­ва­ют­ся скрут­кой из не­сколь­ких сло­ёв (по­ви­вов) круг­лых или фа­сон­ных про­во­лок; при­ме­ня­ют­ся пре­им. уп­роч­нён­ные (т. н. ста­ле­алю­ми­ние­вые) с сер­деч­ни­ка­ми, сви­ты­ми из про­во­лок ка­нат­ной ста­ли. На ЛЭП но­ми­наль­но­го на­пря­же­ния до 220 кВ ис­поль­зу­ют­ся толь­ко оди­ноч­ные про­во­да в ка­ж­дой из трёх фаз. В ЛЭП на­пря­жени­ем 330 кВ и вы­ше для уст­ра­не­ния по­яв­ле­ния про­тя­жён­но­го ко­рон­но­го раз­ря­да на про­во­дах (вы­зы­ва­ет до­пол­нит. по­те­ри элек­трич. энер­гии) при­ме­ня­ют рас­ще­п­лён­ные фа­зы (вме­сто од­но­го фаз­но­го про­во­да боль­шо­го се­че­ния под­ве­ши­ва­ет­ся неск. скре­п­лён­ных ме­ж­ду со­бой про­во­дов мень­ше­го се­че­ния). Ми­ним. чис­ло про­во­дов в рас­щеп­лён­ной фа­зе уве­ли­чи­ва­ет­ся со­от­вет­ст­вен­но рос­ту но­ми­наль­но­го на­пря­же­ния ЛЭП: 330 кВ – 2; 500 кВ – 3; 750 кВ – 4; 1150 кВ – 8. Уве­ли­че­ние ко­ли­че­ст­ва про­во­дов в фа­зе свы­ше ми­ни­маль­ной по­зво­ля­ет про­пор­цио­наль­но уве­ли­чить про­пу­ск­ную спо­соб­ность ЛЭП (т. е. наи­боль­шую воз­мож­ную ак­тив­ную мощ­ность). За ру­бе­жом и в Рос­сии на вновь со­ору­жае­мых ЛЭП до 35–110 кВ ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся са­мо­не­су­щие изо­ли­ров. про­во­да, что по­зво­ля­ет умень­шить ме­ж­ду­фаз­ные рас­стоя­ния на опо­рах, со­кра­тить ши­ри­ну вы­ру­бае­мых про­сек в лес­ных мас­си­вах.

Элек­трич. изо­ля­ция обес­пе­чи­ва­ет­ся ли­бо гир­лян­да­ми под­вес­ных та­рель­ча­тых изо­ля­то­ров из за­ка­лён­но­го стек­ла, со­еди­няе­мых ме­ха­ни­че­ски в це­поч­ки, ли­бо стерж­не­вы­ми по­ли­мер­ны­ми изо­ля­то­ра­ми, ос­но­ву ко­то­рых со­став­ля­ет стек­ло­пла­сти­ко­вый стер­жень, гер­ме­тич­но за­щи­щён­ный реб­ри­стой обо­лоч­кой, из­го­тов­лен­ной из крем­ний­ор­га­нич. ре­зи­ны. Пре­иму­ще­ст­ва­ми по­ли­мер­ной изо­ля­ции яв­ля­ют­ся: ма­лый вес; удоб­ст­ва хра­не­ния, транс­пор­ти­ров­ки и мон­та­жа; по­вы­шен­ная стой­кость к раз­ру­ше­ни­ям и др. Кре­п­ле­ние про­во­дов к изо­ля­ции и изо­ля­ции к опо­рам осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при­ме­не­ни­ем уз­лов и из­де­лий ар­ма­ту­ры возд. ли­ний (за­жи­мы про­во­дов, серь­ги, ско­бы и др.).

Для под­дер­жа­ния про­во­дов на без­опас­ном рас­стоя­нии от зем­ной (вод­ной) по­верх­но­сти ис­поль­зу­ют­ся изо­ля­ци­он­ные под­вес­ки и опо­ры (де­рев., жел.-бе­тон. и ме­тал­ли­че­ские), а так­же иные не­су­щие кон­ст­рук­ции и ес­теств. об­ра­зо­ва­ния (ска­лы, крон­штей­ны и стой­ки на др. инж. со­ору­же­ни­ях). Де­рев. опо­ры (для ЛЭП до 220 кВ вклю­чи­тель­но) в Рос­сии из­го­тов­ля­ют­ся из брё­вен (со­сна, ли­ст­вен­ни­ца), стан­дарт­ные дли­ны ко­то­рых ог­ра­ни­че­ны наи­боль­шим раз­ме­ром 16 м. За ру­бе­жом (США, Ка­на­да) раз­ра­бо­та­ны кон­ст­рук­ции опор, со­стоя­щие из длин­ных клеё­ных де­рев. эле­мен­тов, что де­ла­ет воз­мож­ным при­ме­не­ние де­рев. опор при но­ми­наль­ных на­пря­же­ни­ях до 500 кВ вклю­чи­тель­но. В кон­ст­рук­ци­ях жел.-бе­тон. опор (до 500 кВ вклю­чи­тель­но) стой­ка­ми яв­ля­ют­ся длин­но­мер­ные (до 26 м) ко­нич. и ци­лин­д­рич. тру­бы с внутр. пред­ва­ри­тель­но на­пря­жён­ной ар­ма­ту­рой и цен­три­фу­ги­ро­ван­ным уп­лот­не­ни­ем бе­то­на. По­пе­реч­ные эле­мен­ты та­ких опор (тра­вер­сы) из­го­тов­ля­ют­ся из го­ря­че­ка­та­ных сталь­ных угол­ков. Для про­из-ва ме­тал­лич. опор (для всех на­пря­же­ний) ис­поль­зу­ют­ся уг­ле­ро­ди­стые и низ­ко­ле­ги­ро­ван­ные ста­ли, кон­ст­рук­ци­он­ные алю­ми­ние­вые спла­вы пре­им. ти­па авиа­лей (сис­те­мы Al – Mg – Si). Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние алю­ми­ние­вые опо­ры по­лу­чи­ли в США и Ка­на­де. Кон­ст­рук­тив­ные схе­мы ме­тал­лич. опор очень раз­но­об­раз­ны: од­но­сто­еч­ные и пор­таль­ные, как сво­бод­но­стоя­щие, так и удер­жи­вае­мые в нор­маль­ном про­стран­ст­вен­ном по­ло­же­нии с по­мо­щью рас­тя­жек, при­креп­лён­ных к по­гру­жён­ным в грунт ан­кер­ным пли­там. Стой­ки и тра­вер­сы ме­тал­лич. опор мо­гут иметь кон­ст­рук­цию в ви­де 4- или 3-гран­но­го обе­ли­ска, сто­ро­ны ко­то­ро­го пред­став­ля­ют со­бой со­еди­нён­ные пло­ские ре­шёт­ча­тые фер­мы. В Рос­сии по­лу­ча­ют всё боль­шее при­ме­не­ние ко­нич. мно­го­гран­ные сталь­ные опо­ры, из­го­тав­ли­вае­мые спо­со­бом из­ги­ба лис­то­вой за­го­тов­ки на спец. мощ­ном прес­се с ком­пь­ю­тер­ным управ­ле­ни­ем. Все ме­тал­лич. опо­ры ус­та­нав­ли­ва­ют­ся на фун­да­мен­ты в от­ли­чие от де­рев. и жел.-бе­тон. опор. Ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся жел.-бе­тон. гри­бо­вид­ные под­лож­ни­ки не­сколь­ких мо­ди­фи­ка­ций, имею­щие опор­ную пли­ту и стой­ку с вы­пу­щен­ны­ми ан­кер­ны­ми бол­та­ми для за­кре­п­ле­ния «баш­ма­ка» опо­ры. Не­дос­тат­ка­ми та­ких фун­да­мен­тов яв­ля­ют­ся боль­шой вес и не­об­хо­ди­мость вы­ка­пы­ва­ния глу­бо­ко­го кот­ло­ва­на для ус­та­нов­ки, его об­рат­ной за­сып­ки и по­сле­дую­ще­го уп­лот­не­ния грун­та. Этих не­дос­тат­ков ли­ше­ны свай­ные фун­да­мен­ты, для ко­то­рых мо­гут при­ме­нять­ся жел.-бе­тон. приз­ма­тич. сваи, за­глуб­ляе­мые в грунт спо­со­бом виб­ров­дав­ли­ва­ния, и сталь­ные вин­то­вые сваи. Фун­да­мен­ты сталь­ных мно­го­гран­ных опор за ру­бе­жом (США) из­го­тав­ли­ва­ют­ся спо­со­бом бе­то­ни­ро­ва­ния в кот­ло­ва­не на мес­те ус­та­нов­ки опо­ры с при­ме­не­ни­ем опа­луб­ки и ар­ма­ту­ры. В Рос­сии на­хо­дят при­ме­не­ние жел.-бе­тон. труб­ча­тые фун­да­мен­ты боль­шо­го диа­мет­ра и гри­бо­вид­ные под­лож­ни­ки, ус­та­нав­ли­вае­мые по кру­гу.

Железобетонные опоры электропередачи

Железобетонные опорыпо сравнению с металлическими более долговечны и экономичны в эксплуатации, так как требуют меньше ухода и ремонта (если брать жизненный цикл, то железобетонные — более энергозатратны). Основное преимущество железобетонных опор — уменьшение расхода стали на 40…75%, недостаток — большая масса. По способу изготовления железобетонные опоры подразделяются на бетонируемые на месте установки (большей частью такие опоры применяют зарубежом) и заводского изготовления.

Крепление траверс к стволу стойки железобетонной опоры выполняют с помощью болтов, пропущенных через специальные отверстия в стойке, или с помощью стальных хомутов, охватывающих ствол и имеющих цапфы для крепления на них концов поясов траверс. Металлические траверсы предварительно подвергают горячей оцинковке, поэтому они долгое время не требуют при эксплуатации специального ухода и наблюдения.

Провода воздушных линий выполняют неизолированными, состоящими из одной или нескольких свитых проволок. Провода из одной проволоки, называемые однопроволочными (их изготавливают сечением от 1 до 10 мм2), имеют меньшую прочность и применяются только на ВЛ напряжением до 1 кВ. Многопроволочные провода, свитые из нескольких проволок, применяются на ВЛ всех напряжений.

Материалы проводов и тросов должны иметь высокую электрическую проводимость, обладать достаточной прочностью, выдерживать атмосферные воздействия (в этом отношении наибольшей стойкостью обладают медные и бронзовые провода; провода из алюминия подвержены коррозии, особенно на морских побережьях, где в воздухе содержатся соли; стальные провода разрушаются даже в нормальных атмосферных условиях).

Для ВЛ применяют однопроволочные стальные провода диаметром 3,5; 4 и 5 мм и медные провода диаметром до 10 мм. Ограничение нижнего предела обусловлено тем, что провода меньшего диаметра имеют недостаточную механическую прочность. Верхний предел ограничен из-за того, что изгибы однопроволочного провода большего диаметра могут вызвать в его внешних слоях такие остаточные деформации, которые будут снижать его механическую прочность.

Многопроволочные провода, скрученные из нескольких проволок, обладают большой гибкостью; такие провода могут выполняться любым сечением (их изготавливают сечением от 1,0 до 500 мм2).

Диаметры отдельных проволок и их количество подбирают так, чтобы сумма поперечных сечений отдельных проволок дала требуемое общее сечение провода.

Как правило, многопроволочные провода изготавливают из круглых проволок, причем в центре помещается одна или несколько проволок одинакового диаметра. Длина скрученной проволоки немного больше длины провода, измеренной по его оси. Это вызывает увеличение фактической массы провода на 1 …2 % по сравнению с теоретической массой, которая получается при умножении сечения провода на длину и плотность. Во всех расчетах принимается фактическая масса провода, указанная в соответствующих стандартах.

Марки неизолированных проводов обозначают:

• буквами М, А, АС, ПС — материал провода;
• цифрами — сечение в квадратных миллиметрах.

Алюминиевая проволока А может быть:

• марки AT (твердой неоттоженной)
• AM (отожженной мягкой) сплавов АН, АЖ;
• АС, АСХС — из стального сердечника и алюминиевых проволок;
• ПС — из стальных проволок;
• ПСТ — из стальной оцинкованной проволоки.

Например, А50 обозначает алюминиевый провод, сечение которого равно 50 мм2;

• АС50/8 — сталеалюминевый провод сечением алюминиевой части 50 мм2, стального сердечника 8 мм2 (в электрических расчетах учитывается проводимость только алюминиевой части провода);
• ПСТЗ,5, ПСТ4, ПСТ5 — однопроволочные стальные провода, где цифры соответствуют диаметру провода в миллиметрах.

Стальные тросы, применяемые на ВЛ в качестве грозозащитных, изготавливают из оцинкованной проволоки; их сечение должно быть не менее 25 мм2. На ВЛ напряжением 35 кВ применяют тросы сечением 35 мм2; на линиях ПО кВ — 50 мм2; на линиях 220 кВ и выше —70 мм2.

Сечение многопроволочных проводов различных марок определяется для ВЛ напряжением до 35 кВ по условиям механической прочности, а для ВЛ напряжением ПО кВ и выше — по условиям потерь на корону. На ВЛ при пересечении различных инженерных сооружений (линий связи, железных и шоссейных дорог и т.д.) необходимо обеспечивать более высокую надежность, поэтому минимальные сечения проводов в пролетах пересечений должны быть увеличены (табл. 5.2).

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси ВЛ или под некоторым углом к этой оси, с подветренной стороны провода возникают завихрения. При совпадении частоты образования и перемещения вихрей с одной из частот собственных колебаний провод начинает колебаться в вертикальной плоскости.

Такие колебания провода с амплитудой 2…35 мм, длиной волны 1…20 м и частотой 5…60 Гц называются вибрацией.

Обычно вибрация проводов наблюдается при скорости ветра 0,6… 12,0 м/с;

Стальные провода не допускаются в пролетах над трубопроводами и железными дорогами.

В пролетах длиной до 120 м защиты от вибрации не требуется; не подлежат защите и участки любых ВЛ, защищенных от поперечных ветров; на больших переходах рек и водных пространств требуется защита независимо от напряжения в проводах. На ВЛ напряжением 35 …220 кВ и выше защиту от вибрации выполняют путем установки виброгасителей, подвешенных на стальном тросе, поглощающих энергию вибрирующих проводов с уменьшением амплитуды вибрации около зажимов.

При гололеде наблюдается так называемая пляска проводов, которая, так же как и вибрация, возбуждается ветром, но отличается от вибрации большей амплитудой, достигающей 12… 14 м, и большей длиной волны (с одной и двумя полуволнами в пролете). В плоскости, перпендикулярной оси ВЛ, провод На напряжении 35 — 220 кВ провода изолируют от опор гирляндами подвесных изоляторов. Для изоляции ВЛ 6 —35 кВ применяют штыревые изоляторы.

Электрический ток, проходя по проводам ВЛ, выделяет теплоту и нагревает провод. Под влиянием нагрева провода происходят:

1. удлинение провода, увеличение стрелы провеса, изменение расстояния до земли;
2. изменение натяжения провода и его способности нести механическую нагрузку;
3. изменение сопротивления провода, т. е. изменение потерь электрической мощности и энергии.

Все условия могут изменяться при наличии постоянства параметров окружающей среды или изменяться совместно, воздействуя на работу провода ВЛ. При эксплуатации ВЛ считают, что при номинальном токе нагрузки температура провода составляет 60…70″С. Температура провода будет определяться одновременным воздействием тепловыделения и охлаждения или теплоотвода. Теплоотвод проводов ВЛ возрастает с увеличением скорости ветра и понижением температуры окружающего воздуха.

При уменьшении температуры воздуха от +40 до 40 °С и увеличении скорости ветра от 1 до 20 м/с тепловые потери изменяются от 50 до 1000 Вт/м. При положительных температурах окружающего воздуха (0…40 °С) и незначительных скоростях ветра (1 …5 м/с) тепловые потери составляют 75…200 Вт/м.

Для определения воздействия перегрузки на увеличение потерь напряжения сначала определяется

где RQ — сопротивление провода при температуре 02, Ом; R0] — сопротивление провода при температуре, соответствующей расчетной нагрузке в условиях эксплуатации, Ом; А/.у.с — коэффициент температурного увеличения сопротивления, Ом/°С.

Увеличение сопротивления провода по сравнению с сопротивлением, соответствующим расчетной нагрузке, возможно при перегрузке 30 % на 12 %, а при перегрузке 50 % — на 16 %

Увеличения потери напряжения AUпри перегрузке до 30 % можно ожидать:

1. при расчете ВЛ на AU =5% А?/30 = 5,6%;
2. при расчете ВЛ на А17= 10 % Д?/30 = 11,2 %.

При перегрузке ВЛ до 50 % увеличение потери напряжения будет равно соответственно 5,8 и 11,6 %. Учитывая график нагрузки, можно отметить, что при перегрузке ВЛ до 50 % потери напряжения кратковременно превышают допустимые нормативные значения на 0,8… 1,6 %, что существенно не влияет на качество электроэнергии.

Классификация ЛЭП

ба­зи­ру­ет­ся на ря­де при­зна­ков, пер­вым из ко­то­рых яв­ля­ет­ся род то­ка. Раз­ли­ча­ют: ли­нии по­сто­ян­но­го то­ка (при­ме­ня­ют­ся ог­ра­ни­чен­но, т. к. элек­тро­пе­ре­да­ча по­сто­ян­но­го то­ка свя­за­на гл. обр. с тех­нич. труд­но­стя­ми соз­да­ния эф­фек­тив­ных не­до­ро­гих уст­ройств для пре­об­ра­зо­ва­ния пе­ре­мен­но­го то­ка в по­сто­ян­ный – в на­ча­ле ли­нии, и по­сто­ян­но­го то­ка в пе­ре­мен­ный – в кон­це ли­нии), трёх­фаз­но­го пе­ре­мен­но­го (по про­тя­жён­но­сти ВЛ по­лу­чи­ли наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние в ми­ре), ЛЭП мно­го­фаз­но­го пе­ре­мен­но­го то­ка (шес­ти- и две­на­дца­ти­фаз­ные) – не по­лу­чи­ли ши­ро­ко­го рас­про­стра­не­ния. Од­ной из осн. ха­рак­те­ри­стик ЛЭП яв­ля­ет­ся её про­пу­ск­ная спо­соб­ность, т. е. та наи­боль­шая мощ­ность, ко­то­рую мож­но пе­ре­дать по ЛЭП с учё­том ог­ра­ни­чи­ваю­щих фак­то­ров. Мощ­ность, пе­ре­да­вае­мая по ЛЭП пе­ре­мен­но­го трёх­фаз­но­го то­ка, свя­за­на с её про­тя­жён­но­стью, на­пря­же­ни­ем и то­ко­вой на­груз­кой. По но­ми­наль­но­му на­пря­же­нию ЛЭП под­раз­де­ля­ют­ся на низ­ко­вольт­ные (до 1 кВ) и вы­со­ко­вольт­ные (св. 1 кВ), сре­ди ко­то­рых вы­де­ля­ют ли­нии сред­не­го (3–35кВ), вы­со­ко­го (110–220 кВ), сверх­вы­со­ко­го (330–750 кВ) и ульт­ра­вы­со­ко­го (св. 1000 кВ) на­пря­же­ний. Ос­вое­ние выс­ших уров­ней на­пря­же­ния обу­слов­ле­но не­об­хо­ди­мо­стью пе­ре­да­чи рас­ту­щих по­то­ков элек­тро­энер­гии на уве­ли­чи­ваю­щие­ся рас­стоя­ния и стрем­ле­ни­ем сни­зить по­те­ри от на­гре­ва про­во­дов ВЛ, ко­то­рые про­пор­цио­наль­ны квад­ра­ту то­ка (напр., ток уве­ли­чит­ся в 2 раза, по­те­ри воз­рас­тут в 4 раза). По ко­ли­че­ст­ву па­рал­лель­ных це­пей, про­кла­ды­вае­мых по об­щей трас­се, ВЛ бы­ва­ют од­но­цеп­ные (ВЛ пе­ре­мен­но­го то­ка, имею­щая один ком­плект, т. е. три фаз­ных про­во­да), двух­цеп­ные (ВЛ с дву­мя ком­плек­та­ми фаз­ных про­во­дов) и мно­го­цеп­ные (ВЛ, имею­щие бо­лее двух ком­плек­тов фаз­ных про­во­дов). По то­по­ло­ги­че­ским ха­рак­те­ри­сти­кам раз­ли­ча­ют ра­ди­аль­ные (мощ­ность по­сту­па­ет от един­ст­вен­но­го ис­точ­ни­ка), ма­ги­ст­раль­ные (от­хо­дит неск. от­ветв­ле­ний) и от­ветв­ле­ния (ли­нии, при­сое­ди­нён­ные од­ним кон­цом к др. ЛЭП в её про­ме­жу­точ­ной точ­ке). По функ­цио­наль­но­му на­зна­че­нию ЛЭП бы­ва­ют рас­пре­де­ли­тель­ные (ли­нии ме­ст­ных элек­трич. се­тей), пи­таю­щие (ли­нии се­тей рай­он­но­го зна­че­ния, ко­торые осу­ще­ст­в­ля­ют элек­тро­снаб­же­ние цен­тров пи­та­ния рас­пре­де­лит. се­тей), а так­же сис­те­мо­об­ра­зую­щие и меж­сис­тем­ные, ко­то­рые не­по­сред­ст­вен­но со­еди­ня­ют раз­ные энер­го­сис­те­мы и пред­на­зна­че­ны для вза­им­но­го об­ме­на мощ­но­стью как в нор­маль­ном, так и в ава­рий­ном ре­жи­ме.