Решения садовода
Назад

Линии электропередач: воздушные, высоковольтные и кабельные, определение и расшифровка

Опубликовано: 01.07.2020
Время на чтение: 18 мин
0
1

Классификация ЛЭП

Передача электрической энергии осуществляется по металлическим проводам, где проводником выступает медь или алюминий. Различается способ прокладки проводов:

  • По воздуху – воздушными линями;
  • В грунте (воде) – кабельными линиями;
  • Газоизолированными линиями.

Перечисленные виды ЛЭП являются основными. Проводятся эксперименты по беспроводной передаче энергии, но в настоящее время такой способ не нашел распространение на практике, за исключением маломощных устройств.

Беспроводное зарядное устройство

Беспроводное зарядное устройство

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.

Воздушные линии электропередачи

Воздушные линии электропередач, ВЛЭП, характеризуются высокой сложностью. Их конструкция, порядок эксплуатации регламентируются специальной документацией. ВЛ характеризуются тем, что электроэнергия передается по проводам, проложенным на открытом воздухе. Для обеспечения безопасности, уменьшения потерь состав ВЛ достаточно сложен.

Состав ВЛ

Что такое ВЛ? Это не высоковольтная линия, как иногда считают. ВЛ – это целый комплекс конструкций и оборудования. Основные элементы, из которых состоит любая линия электропередач:

  • Токонесущие провода;
  • Несущие опоры;
  • Изоляторы.

Другие компоненты также важны, но их тип, номенклатура и количество зависят от различных факторов:

  • Арматура;
  • Грозозащитные тросы;
  • Устройства заземления;
  • Разрядники;
  • Устройства секционирования;
  • Маркировка для предупреждения летательных аппаратов;
  • Вспомогательное оборудование (аппаратура наложения связи, дистанционного контроля);
  • Волоконно-оптическая линия связи.

В состав арматуры входят крепежные изделия для соединения изоляторов, проводов, крепления их к опорам.

К сведению. Разрядники, заземление и устройства грозозащиты служат для обеспечения безопасности и повышения надежности при возникновении скачков напряжения, в том числе во время грозы.

Устройства секционирования позволяют производить отключение части ЛЕП на период проведения регламентных или аварийных работ.

Аппаратура высокочастотной и оптоволоконной связи предназначена для осуществления диспетчерского удаленного контроля и управления работой линии, устройств секционирования, подстанции и распределительных устройств.

Основными документами, которые регулируют любую ЛЭП, являются Строительные нормы и правила (СНиП), а также Правила устройства электроустановок ПУЭ. Данные документы регламентируют проектирование, конструкцию, строительство и эксплуатацию воздушных линий электропередач.

Классификация ВЛ

Большое разнообразие конструкций и типов воздушных линий позволяет выделить в них группы, объединенные общими признаками.

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) – устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам с защитной изолирующей оболочкой (ВЛЗ) или неизолированным проводам (ВЛ), находящимся на открытом воздухе и прикрепленным с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и линейной арматуры к опорам или другим инженерным сооружениям (мостам, путепроводам). Главными элементами ВЛ являются:

  • провода;
  • защитные тросы;
  • опора, поддерживающая провода и торосы на определенной высоте над уровнем земли или воды;
  • изоляторы, изолирующие провода от тела опоры;
  • линейная арматура.

За начало и за конец воздушной линии принимают линейные порталы распределительных устройств. По конструктивному устройству ВЛ делятся на одноцепные и многоценные, как правило 2-цепные.

Обычно ВЛ состоит из трех фаз, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением выше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов (одной цепи) (рис. 1), на опорах двухцепных ВЛ подвешивают шесть проводов (две параллельно идущие цепи). При необходимости над фазными проводами подвешивается один или два грозозащитных троса.

На опорах ВЛ распределительной сети напряжением до 1 кВ подвешивается от 5 до 12 проводов для электроснабжения различных потребителей по одной ВЛ (наружное и внутреннее освещение, электросиловое хозяйство, бытовые нагрузки). ВЛ напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом.

Линия электропередач

Рис. 1. Фрагменты ВЛ 220 кВ: а – одноцепной; б – двухцепной

Провода воздушных линий электропередачи в основном изготавливаются из алюминия и его сплавов, в некоторых случаях из меди и ее сплавов, выполняются из холоднотянутой проволоки, обладающей достаточной механической прочностью. Однако наибольшее распространение получили многопроволочные провода из двух металлов с хорошими механическими характеристиками и относительно невысокой стоимостью.

К проводам такого типа относятся сталеалюминиевые провода с отношением площадей поперечного сечения алюминиевой и стальной части от 4,0 до 8,0. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов показаны на рис. 2, а конструктивные параметры ВЛ стандартного ряда напряжений приведены в табл. 1.

Рис. 2. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов на опорах: а – треугольное; б – горизонтальное; в – шестиугольное «бочкой»; г – обратной «елкой»

Таблица 1. Конструктивные параметры воздушных линий

Номинальное

напряжение ВЛ, кВ

Расстояние между

фазными проводами, м

Длина

пролета, м

Высота

опоры, м

Габарит

линии, м

Менее 1 0,5 40 – 50 8 – 9 6 – 7
6 – 10 1,0 50 – 80 10 6 – 7
35 3 150 – 200 12 6 – 7
110 4 – 5 170 – 250 13 – 14 6 – 7
150 5,5 200 – 280 15 – 16 7 – 8
220 7 250 – 350 25 – 30 7 – 8
330 9 300 – 400 25 – 30 7,5 – 8
500 10 – 12 350 – 450 25 – 30 8
750 14 – 16 450 – 750 30 – 41 10 – 12
1150 12 – 19 33 – 54 14,5 – 17,5
Предлагаем ознакомиться  Как приготовить куриное заливное

Для всех приведенных вариантов расположения фазных проводов на опорах характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу. Соответственно это ведет к неодинаковому реактивному сопротивлению и проводимости разных фаз, обусловленных взаимной индуктивностью между проводами линии и как следствие к несимметрии фазных напряжений и падению напряжения.

Для того чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи одинаковыми, на линии электропередачи применяют транспозицию проводов, т.е. взаимно меняют их расположение друг относительно друга, при этом каждый провод фазы проходит одну треть пути (рис. 3). Одно такое тройное перемещение называется циклом транспозиции.

Рис. 3. Схема полного цикла транспозиции участков воздушной линии электропередачи: 1, 2, 3 – фазные провода

Линии электропередач: воздушные, высоковольтные и кабельные, определение и расшифровка

Транспозицию фазных проводов воздушной линии электропередачи с неизолированными проводами применяют на напряжение 110 кВ и выше и при протяженности линии 100 км и больше. Один из вариантов монтажа проводов на транспозиционной опоре показан на рис. 4. Следует отметить, что транспозицию токопроводящих жил иногда применяют и в КЛ, кроме того современные технологии проектирования и сооружения ВЛ позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и компактные воздушные линии сверхвысокого напряжения).

Рис. 4. Транспозиционная опора

Провода и защитные тросы ВЛ в определенных местах должны быть жестко закреплены на натяжных изоляторах анкерных опор (концевые опоры 1 и 7, устанавливаемые в начале и конце ВЛ, как это показано на рис. 5 и натянуты до заданного тяжения. Между анкерными опорами устанавливают промежуточные опоры, необходимые для поддержания проводов и тросов, при помощи поддерживающих гирлянд изоляторов с поддерживающими зажимами, на заданной высоте (опоры 2, 3, 6), устанавливаемые на прямом участке ВЛ;

Рис. 5. Эскиз воздушной линии электропередачи

Расстояние между анкерными опорами называют анкерным пролетом воздушной линии электропередачи (рис. 6). Горизонтальное расстояние между точками крепления провода на соседних опорах называется длиной пролета L. Эскиз пролета ВЛ показан на рис. 7. Длину пролета выбирают в основном по экономическим соображениям, кроме переходных пролетов, учитывая, как высоту опор, так и провисание проводов и тросов, а также количество опор и изоляторов по всей длине ВЛ.

Рис. 6. Эскиз анкерного пролета ВЛ: 1 – поддерживающая гирлянда изоляторов; 2 – натяжная гирлянда; 3 – промежуточная опора; 4 – анкерная опора

image description

Наименьшее расстояние по вертикали от земли до провода при его наибольшем провисании называют габаритом линии до земли – h. Габарит линии должен выдерживаться для всех номинальных напряжений с учетом опасности перекрытия воздушного промежутка между фазными проводами и наиболее высокой точкой местности. Также необходимо учитывать экологические аспекты воздействия высоких напряженностей электромагнитного поля на живые организмы и растения.

Наибольшее отклонение фазного провода fп или грозозащитного троса fт от горизонтали под действием равномерно распределенной нагрузки от собственной массы, массы гололеда и давления ветра называют стрелой провеса. Для предотвращения схлёстывания проводов стрела провеса троса выполняется меньше стрелы провеса провода на 0,5 – 1,5 м.

Конструктивные элементы ВЛ, такие как фазные провода, тросы, гирлянды изоляторов обладают значительной массой поэтому силы действующие на одну опору достигает сотен тысяч ньютон (Н). Силы тяжения на провод от веса провода, веса натяжных гирлянд изоляторов и гололедных образований направлены по нормали вниз, а силы, обусловленные ветровым напором, по нормали в сторону от вектора ветрового потока, как это показано на рис. 7.

Рис. 7. Эскиз пролета воздушной линии электропередачи

С целью уменьшения индуктивного сопротивления и увеличения пропускной способности ВЛ дальних передач используют различные варианты компактных ЛЭП, характерной особенностью которых является уменьшенное расстояние между фазными проводами. Компактные ЛЭП имеют более узкий пространственный коридор, меньший уровень напряженности электрического поля на уровне земли и позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и линии с нетрадиционной конфигурацией расщепленных фаз).

Конструкция ЛЭП

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.

Предлагаем ознакомиться  Отделка мансарды лучшие идеи

Кабельные линии электропередачи

Что такое кабельная ЛЭП? Данный тип линий электропередач отличается от ВЛ тем, что провода различных фаз изолированы и объединены в единый кабель.

По условиям прохождения КЛ делят на:

  • Подземные;
  • Подводные;
  • По сооружениям.

ВЛ напряжением 10 кВ

Кабельная линия электропередачи (КЛ) состоит из одного или нескольких кабелей и кабельной арматуры для соединения кабелей и для присоединения кабелей к электрическим аппаратам или шинам распределительных устройств.

В отличие от ВЛ кабели прокладываются не только на открытом воздухе, но и внутри помещений (рис. 8), в земле и воде. Поэтому КЛ подвержены воздействию влаги, химической агрессивности воды и почвы, механическим повреждениям при проведении земляных работ и смещении грунта во время ливневых дождей и паводков. Конструкция кабеля и сооружений для прокладки кабеля должна предусматривать защиту от указанных воздействий.

Рис. 8. Прокладка силовых кабелей в помещении и на улице

По значению номинального напряжения кабели делятся на три группы: кабели низкого напряжения (до 1 кВ), кабели среднего напряжения (6…35 кВ), кабели высокого напряжения (110 кВ и выше). По роду тока различают кабели переменного и постоянного тока.

Силовые кабели выполняются одножильными, двухжильными, трехжильными, четырехжильными и пятижильными. Одножильными выполняются кабели высокого напряжения; двухжильными – кабели постоянного тока; трехжильными – кабели среднего напряжения.

image description

Кабели низкого напряжения выполняются с количеством жил до пяти. Такие кабели могут иметь одну, две или три фазных жилы, а также нулевую рабочую жилу N и нулевую защитную жилу РЕ или совмещенную нулевую рабочую и защитную жилу PEN.

По материалу токопроводящих жил различают кабели с алюминиевыми и медными жилами. В силу дефицитности меди наибольшее распространение получили кабели с алюминиевыми жилами. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага, пропитанная маслоканифольным составом, пластмасса и резина. Различают кабели с нормальной пропиткой, обедненной пропиткой и пропиткой нестекающим составом. Кабели с обедненной или нестекающей пропиткой прокладывают по трассе с большим перепадом высот или по вертикальным участкам трассы.

Кабели высокого напряжения выполняются маслонаполненными или газонаполненными. В этих кабелях бумажная изоляция заполняется маслом или газом под давлением.

Защита изоляции от высыхания и попадания воздуха и влаги обеспечивается наложением на изоляцию герметичной оболочки. Защита кабеля от возможных механических повреждений обеспечивается броней. Для защиты от агрессивности внешней среды служит наружный защитный покров.

При изучении кабельных линий целесообразно отметить сверхпроводящие кабели для линий электропередачи в основу конструкции которых положено явление сверхпроводимости. В упрощенном виде явление сверхпроводимости в металлах можно представить следующим образом. Между электронами как между одноименно заряженными частицами действуют кулоновские силы отталкивания.

Однако при сверхнизких температурах для сверхпроводящих материалов (а это 27 чистых металлов и большое количество специальных сплавов и соединений) характер взаимодействия электронов между собой и с атомной решеткой существенно видоизменяется. В результате становится возможным притягивание электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар.

Возникновение этих пар, их увеличение, образование «конденсата» электронных пар и объясняет появление сверхпроводимости. С повышением температуры часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние. При некоторой так называемой критической температуре все электроны становятся нормальными и состояние сверхпроводимости исчезает.

Первые проекты, экспериментальные модели и опытные образцы таких кабелей в гибких гофрированных криостатирующих оболочках были реализованы лишь в 70—80-е годы XX века. В качестве сверхпроводника использовались ленты на основе интерметаллического соединения ниобия с оловом, охлаждаемые жидким гелием.

В 1986 г. было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости, и уже в начале 1987 г. были получены проводники такого рода, представляющие собой керамические материалы, критическая температура которых была повышена до 90 К. Примерный состав первого высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7–d (d < 0,2).

Такой сверхпроводник представляет собой неупорядоченную систему мелких кристаллов, имеющих размер от 1 до 10 мкм, находящихся в слабом электрическом контакте друг с другом. К концу XX века были начаты и к этому времени достаточно продвинуты работы по созданию сверхпроводящих кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников.

Такие кабели принципиально отличаются от своих предшественников. Жидкий азот, применяемый для охлаждения, на несколько порядков дешевле гелия, а его запасы практически безграничны. Очень важным является то, что жидкий азот при рабочих давлениях 0,8 — 1 МПа является прекрасным диэлектриком, превосходящим по своим свойствам пропиточные составы, используемые в традиционных кабелях.

Технико-экономические исследования показывают, что высокотемпературные сверхпроводящие кабели будут более эффективными по сравнению с другими видами электропередачи уже при передаваемой мощности более 0,4 — 0,6 ГВ·А в зависимости от реального объекта применения. Высокотемпературные сверхпроводящие кабели предполагается в будущем использовать в энергетике в качестве токопроводов на электростанциях мощностью свыше 0,5 ГВт, а также глубоких вводов в мегаполисы и крупные энергоемкие комплексы. При этом необходимо реально оценивать экономические аспекты и полный комплекс работ по обеспечению надежности таких кабелей в эксплуатации.

Однако следует отметить, что при строительстве новых и реконструкции старых КЛ необходимо руководствоваться положениями ПАО «Россети», согласно которым на КЛ запрещено применять:

  • силовые кабели, не отвечающие действующим требованиям по пожарной безопасности и выделяющие большие концентрации токсичных продуктов при горении;
  • кабели с бумажно-масляной изоляцией и маслонаполненные;
  • кабели, изготовленные по технологии силанольной сшивки (силанольносшиваемые композиции содержат привитые органофункциональные силановые группы, и сшивание молекулярной цепи полиэтилена (ПЭ), приводящее к образованию пространственной структуры, в этом случае происходит за счет связи кремний-кислород-кремний (Si-O-Si), а не углерод-углерод (С-С), как это имеет место при пероксидном сшивании).

Кабельную продукцию в зависимости от конструкций подразделяют на кабели, провода и шнуры.

Кабель – полностью готовое к применению заводское электротехническое изделие, состоящее из одной или более изолированных токопроводящих жил (проводников), заключенных, как правило, в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров, в состав которого может входить броня.

Предлагаем ознакомиться  Чечевица пророщенная полезные свойства

Провод – одна неизолированная или одна и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Шнур – две или более изолированных, или особо гибких жил сечением до 1,5 мм2, скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации могут быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покрытия.

Технические характеристики и защита ЛЭП

Техническая характеристика ЛЭП зависит не только от передаваемого напряжения и мощности. Должны учитываться следующие факторы:

  • Город или нежилая зона;
  • Доминирующие погодные условия (диапазон температур, скорость ветра);
  • Состояние грунта (твердый, движимый).

Что такое ЛЭП? Любая линия электропередач – это мощный источник электромагнитного поля. Расположенные вблизи жилья высоковольтные линии отрицательно влияют на здоровье. Определение минимального вреда здоровью и окружающей среде играет важную роль в проектировании ЛЭП.

Технические расчеты производят для того, чтобы определить, какой тип линии следует использовать для достижения наибольшей эффективности.

Важ­ней­шие ха­рак­те­ри­сти­ки воз­душ­ных ЛЭП: $l$ – дли­на про­лё­та ли­нии (рас­стоя­ние ме­ж­ду со­сед­ни­ми опо­ра­ми); $d$ – рас­стоя­ние ме­ж­ду со­сед­ни­ми про­во­да­ми (фа­за­ми) ли­нии; $λ$  – дли­на гир­лян­ды изо­ля­то­ров; $H$ – пол­ная вы­со­та опо­ры; $h$ – наи­мень­шее (га­ба­рит­ное) до­пус­ти­мое рас­стоя­ние от низ­шей точ­ки про­во­да до зем­ли. Осн. кон­ст­рук­тив­ные па­ра­мет­ры воз­душ­ных ЛЭП 35–750 кВ, спро­ек­ти­ро­ван­ных до 2010 с при­ме­не­ни­ем уни­фи­цир. од­но­цеп­ных и двух­цеп­ных про­ме­жу­точ­ных опор, при­ве­де­ны в таб­ли­це.

 Основные конструктивные параметры воздушных ЛЭП

  Номинальное напряжение, кВ
35 110 220 330 500 750
 Пролёт l, м 150-200 170-250 250-350 300-400 350-450 350-540
 Расстояние d, м 3,0 4,0 6,5 9,0 12,0 17,5
 Длина гирлянды X, м 0,7-1,0 1,3-1,6 2,2-2,7 3,0-3,5 4,5-4,9 6,7-7,9
 Высота опоры Н, м 10-21 13-31 22-41 25-43 27-32 38-41
 Габарит линии h, м 6-7 6-7 7-8 7,5-8 8-15,5 12-23
 Число проводов в фазе* 1 1 1 2 3 4-5
 Диапазон сечений проводников, мм2 50-185 70-240 240-400 240-400 300-500 240-600
 *В зарубежных странах приняты иные значения: 380 кВ - 4 (Германия, Франция, Швеция),   500 кВ -4  и 6 (Китай, компактные опоры). 

Для умень­ше­ния ко­ли­че­ст­ва ава­рий­ных от­клю­че­ний, обу­слов­лен­ных ат­мо­сфер­ным элек­три­че­ст­вом при гро­зах, ЛЭП ос­на­ща­ют­ся мол­ние­за­щит­ны­ми тро­са­ми, за­кре­п­ляе­мы­ми на опо­рах вы­ше про­во­дов и пред­на­зна­чен­ны­ми для уст­ра­не­ния пря­мых по­па­да­ний мол­нии в про­во­да; пред­став­ля­ют со­бой сталь­ные оцин­ко­ван­ные мно­го­про­во­лоч­ные ка­на­ты или спец. уси­лен­ные ста­ле­алю­ми­ние­вые про­во­да не­боль­ших се­че­ний с це­лью обес­пе­че­ния ра­бо­ты вы­со­ко­час­тот­ных ка­на­лов дис­пет­чер­ской свя­зи. Раз­ра­бо­та­ны и при­ме­ня­ют­ся но­вей­шие кон­ст­рук­ции мол­ние­за­щит­ных тро­сов с вмон­ти­ро­ван­ны­ми в их труб­ча­тый сер­деч­ник оп­ти­ко-во­ло­кон­ны­ми пуч­ка­ми, обес­пе­чи­ваю­щи­ми мно­го­ка­наль­ную связь. В рай­онах с час­то по­вто­ряю­щи­ми­ся и силь­ны­ми го­ло­лёд­ны­ми от­ло­же­ния­ми воз­мож­ны ава­рии из-за про­бо­ев возд. про­ме­жут­ков при сбли­же­нии про­вис­ших тро­сов и про­во­дов, ес­ли от­сут­ст­ву­ет свое­вре­мен­ное плав­ле­ние осад­ка; в та­ких слу­ча­ях при­ме­ня­ют мол­ние­за­щи­ту ЛЭП.

Про­ек­ти­ро­ва­ние ЛЭП вы­пол­ня­ет­ся с учё­том тре­бо­ва­ний ог­ра­ни­че­ния ра­дио­по­мех для при­ём­ни­ков ра­дио- и те­ле­пе­ре­дач и тре­бо­ва­ний сни­же­ния влия­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля на лю­дей и жи­вот­ных, на­хо­дя­щих­ся под про­во­да­ми дей­ст­вую­щих ли­ний. Под­зем­ная ЛЭП со­сто­ит из од­но­го или не­сколь­ких ка­бе­лей, сто­пор­ных, со­еди­ни­тель­ных и кон­це­вых муфт (за­де­лок) и кре­пёж­ных де­та­лей, а ЛЭП, со­дер­жа­щая мас­ло­на­пол­нен­ный или га­зо­на­пол­нен­ный ка­бель, снаб­жа­ет­ся так­же под­пи­ты­ваю­щей сис­те­мой и сиг­на­ли­за­ци­ей дав­ле­ния мас­ла (га­за). Про­тя­жён­ность ка­бель­ных ли­ний зна­чи­тель­но мень­ше, т. к. их стои­мость на по­ря­док вы­ше ВЛ, хо­тя ши­ри­на от­чу­ж­дае­мой под их трас­су тер­ри­то­рии су­ще­ст­вен­но мень­ше (по­след­нее яв­ля­ет­ся ре­шаю­щим в тех слу­ча­ях, ко­гда трас­са ли­нии про­хо­дит по гор. тер­ри­то­ри­ям, где стои­мость зем­ли, как пра­ви­ло, вы­со­ка и со­ору­же­ние ВЛ не­це­ле­со­об­раз­но по эко­ло­ги­чес­ким и ар­хи­тек­тур­но-пла­ни­ро­воч­ным тре­бо­ва­ни­ям).

Потери в ЛЭП

Потери в передающих линиях имеют различную природу и подразделяются на:

  • Потери на нагрев:
  • Потери на коронные разряды:
  • Потери на радиоизлучение;
  • Потери на передачу реактивной мощности.
Коронный разряд

Коронный разряд

Историческая справка

Од­на из пер­вых опыт­ных ЛЭП по­сто­ян­но­го то­ка про­тя­жён­но­стью 57 км при на­пря­же­нии 1,5–2 кВ со­ору­же­на ме­ж­ду го­ро­да­ми Мис­бах и Мюн­хен в 1882 франц. учё­ным М. Де­пре. В 1891 впер­вые в ми­ре осу­ще­ст­в­ле­на элек­тро­пе­ре­да­ча трёх­фаз­ным пе­ре­мен­ным то­ком при на­пря­же­нии 8,5 кВ на 170 км от ГЭС «Lauffen» до г. Франк­фурт-на-Май­не, спро­ек­ти­ро­ван­ная и по­стро­ен­ная М. О. До­ли­во-Доб­ро­воль­ским. Пер­вые ка­бель­ные ли­нии (под­зем­ные, ра­ди­ус дей­ст­вия 1 км, на­пря­же­ние 2 кВ) в Рос­сии поя­ви­лись в кон. 1870-x гг.; элек­тро­энер­гия, по­сту­пав­шая в ка­бель­ную сеть, ис­поль­зо­ва­лась гл. обр. для ос­ве­ще­ния ча­ст­ных до­мов. В 1897 пу­ще­ны в экс­плуа­та­цию на Лен­ских зо­ло­тых при­ис­ках элек­тро­стан­ция трёх­фаз­но­го то­ка и ЛЭП на­пря­же­ни­ем 10 кВ, дли­ной 13 км; в 1914 Р. Э. Клас­сон по­стро­ил ЛЭП «Элек­тро­пе­ре­да­ча» Бо­го­родск – Мо­ск­ва на­пря­же­ни­ем 70 кВ; в 1922 пу­ще­на в экс­плуа­та­цию ЛЭП на­пря­же­ни­ем 110 кВ Ка­шир­ская ГРЭС – Мо­ск­ва. В 1927–29 со­ору­же­на двух­цеп­ная коль­це­вая сеть на­пря­же­ни­ем 110 кВ во­круг Мо­ск­вы; в 1933 по­строе­на пер­вая в СССР ЛЭП на­пря­же­ни­ем 220 кВ Ниж­не­свир­ская ГЭС – Ле­нин­град; в 1950 пу­ще­на в экс­плуа­та­цию опыт­но-пром. ЛЭП по­сто­ян­но­го то­ка Ка­ши­ра – Мо­ск­ва на­пря­же­ни­ем 200 кВ, дли­ной 120 км. В 1952 в Шве­ции всту­пи­ла в дей­ст­вие пер­вая в ми­ре ЛЭП на­пря­же­ни­ем 380кВ, про­тя­жён­но­стью 960 км; в 1956 вве­де­на в экс­плуа­та­цию Юж. цепь двух­цеп­ной ЛЭП Куй­бы­шев (Са­ма­ра) – Мо­ск­ва на­пря­же­ни­ем 400 кВ, про­тя­жён­но­стью 812 км; в 1959 вве­де­ны в экс­плуа­та­цию пер­вые в ми­ре ЛЭП на­пря­же­ни­ем 500 кВ Куй­бы­шев – Урал и Вол­го­град – Мо­ск­ва; в 1964 за­кон­чи­лись ра­бо­ты по пол­но­му пе­ре­во­ду ЛЭП Куй­бы­шев – Мо­ск­ва на на­пря­же­ние 500 кВ и на­ча­лось фор­ми­ро­ва­ние сис­те­мо­об­ра­зую­щей се­ти 500 кВ в Ев­роп. час­ти стра­ны. В 1967 на­ча­лась экс­плуа­та­ция пер­вой в СССР и вто­рой в ми­ре (по­сле Ка­на­ды) опыт­но-пром. ЛЭП на­пря­же­ни­ем 750 кВ Ко­на­ко­во – Мо­ск­ва; в 1972–77 строи­тель­ст­во и по­этап­ный ввод в экс­плуа­та­цию тран­су­кра­ин­ской ма­ги­ст­ра­ли на­пря­же­ни­ем 750 кВ Дон­басс – Днепр – Вин­ни­ца – За­пад­ная Ук­раи­на; в 1975 вклю­че­ние в ра­бо­ту ЛЭП Ле­нин­град­ская АЭС – Ко­на­ко­во на­пря­же­ни­ем 750 кВ, про­тя­жён­но­стью 525 км; в 1985–88 осу­щест­влён по­этап­ный ввод в экс­плуа­та­цию уча­ст­ков пер­вой в ми­ре ЛЭП Эки­ба­стуз – Кок­че­тав – Кус­та­най на­пря­же­ни­ем 1150 кВ, про­тя­жён­но­стью 900 км, Кус­та­най – Че­ля­бинск (500 кВ, 321 км) и Эки­ба­стуз – Бар­на­ул (500 кВ, 697 км).

В Рос­сии об­щая про­тя­жён­ность экс­плуа­ти­руе­мых ЛЭП на­пря­же­ни­ем 35–1150 кВ со­ста­ви­ла ок. 3 млн. км (2010).

Изоляторы и арматура

Изоляторы предназначены для крепления и изолирования проводов ЛЭП. Наибольшее преимущество получили подвесные изоляторы, которые позволяют из отдельных элементов сделать любую длину, в зависимости от требований. Как правило, чем выше напряжение в кВ, тем большую длину имеет гирлянда изоляторов.

Изготавливаются из:

  • Фарфора;
  • Стекла;
  • Полимерных материалов.
Гирлянда изоляторов

Гирлянда изоляторов

Арматура используется для соединения цепочек изоляторов, крепления их к опорам и проводам. В кабельных линиях к арматуре также относятся соединительные муфты.

Защитные приспособления

В качестве защиты используются грозозащитные проводники, разрядники и устройства заземления. Заземление металлических опор производится путем механического крепления несущей конструкции к заземляющему контуру. Особенно важно заземление железобетонных опор, поскольку при утечках тока он начинает протекать через арматуру бетона, оказывая разрушающее влияние. Вред, нанесенный опоре, визуально виден не будет.

Разрядники ЛЭП

Разрядники ЛЭП

,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector