Воздушная линия электропередачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) -- устройство, предназначенное для передачи или распределенияэлектрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Состав ВЛ:

Провода

Траверсы

Изоляторы

Арматура

Опоры

Грозозащитные тросы

Разрядники

Заземление

Секционирующие устройства

Волоконно-оптические линии связи (в виде отдельных самонесущих кабелей, либо встроенные в грозозащитный трос, силовой провод)

Вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (аппаратура высокочастотной связи, ёмкостного отбора мощности и др.)

Элементы маркировки высоковольтных проводов и опор ЛЭП для обеспечения безопасности полётоввоздушных судов. Опоры маркируются сочетанием красок определённых цветов, провода -- авиационными шарами для обозначения в дневное время. Для обозначения в дневное и ночное время суток применяются огни светового ограждения.

Документы, регулирующие ВЛ

Конструкция ВЛ, её проектирование и строительство регулируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и строительными нормами и правилами (СНиП).

Классификация ВЛ

По роду тока

ВЛ переменного тока

ВЛ постоянного тока

В основном, ВЛ служат для передачи переменного тока и лишь в отдельных случаях (например, для связи энергосистем, питания контактной сети и другие) используются линии постоянного тока. Линии постоянного тока имеют меньшие потери на емкостную и индуктивную составляющие. Так, в Ростовской области была построена экспериментальная линия постоянного тока на 500 кВ. Однако широкого распространения такие линии не получили.

По назначению

Сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем)

Магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем -- к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами)

Распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов -- соединяют распределительные пункты с потребителями)

ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.

По напряжению

ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений)

ВЛ выше 1000 В

ВЛ 1-35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений)

ВЛ 110-220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений)

ВЛ 330-750 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений)

ВЛ выше 750 кВ (ВЛ ультравысокого класса напряжений)

Эти группы существенно различаются, в основном -- требованиями в части расчётных условий и конструкций.

В сетях СНГ общего назначения переменного тока 50 Гц, согласно ГОСТ 721-77, должны использоваться следующие номинальные междуфазные напряжения: 380 В; (6)[3], 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Могут также существовать сети, построенные по устаревшим стандартам с номинальными межфазными напряжениями: 220 В, 3 и 150 кВ.

Самой высоковольтной ЛЭП в мире является линия Экибастуз-Кокчетав, номинальное напряжение -- 1150 кВ. Однако, в настоящее время линия эксплуатируется под вдвое меньшим напряжением -- 500 кВ.

Номинальное напряжение для линий постоянного тока не регламентировано, чаще всего используются напряжения: 150, 400 (Выборгская ПС -- Финляндия) и 800 кВ.

В специальных сетях могут использоваться и другие классы напряжений, в основном это касается тяговых сетей железных дорог (27,5 кВ, 50 Гц переменного тока и 3,3 кВ постоянного тока), метрополитена (825 В постоянного тока), трамваев и троллейбусов (600 В постоянного тока).

По режиму работы нейтралей в электроустановках

Трёхфазные сети с незаземлёнными (изолированными) нейтралями (нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты с большимм сопротивлением). В СНГ такой режим нейтрали используется в сетях напряжением 3--35 кВ с малыми токами однофазных замыканий на землю.

Трёхфазные сети с резонансно-заземлёнными (компенсированными) нейтралями (нейтральная шина присоединена к заземлению через индуктивность). В СНГ используется в сетях напряжением 3-35 кВ с большими токами однофазных замыканий на землю.

Трёхфазные сети с эффективно-заземлёнными нейтралями (сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление). В России это сети напряжением 110, 150 и частично 220 кВ, в которых применяются трансформаторы (автотрансформаторы требуют обязательного глухого заземления нейтрали).

Сети с глухозаземлённой нейтралью (нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление). К ним относятся сети напряжением менее 1 кВ, а также сети напряжением 220 кВ и выше.

По режиму работы в зависимости от механического состояния

ВЛ нормального режима работы (провода и тросы не оборваны)

ВЛ аварийного режима работы (при полном или частичном обрыве проводов и тросов)

ВЛ монтажного режима работы (во время монтажа опор, проводов и тросов)

Основные элементы ВЛ

Трасса -- положение оси ВЛ на земной поверхности.

Пикеты (ПК) -- отрезки, на которые разбита трасса, длина ПК зависит от номинального напряжения ВЛ и типа местности.

Нулевой пикетный знак обозначает начало трассы.

Центровой знак на трассе строящейся ВЛ обозначает центр расположения опоры.

Производственный пикетаж -- установка пикетных и центровых знаков на трассе в соответствии с ведомостью расстановки опор.

Фундамент опоры -- конструкция, заделанная в грунт или опирающаяся на него и передающая ему нагрузку от опоры, изоляторов, проводов (тросов) и от внешних воздействий (гололёда, ветра).

Основание фундамента -- грунт нижней части котлована, воспринимающий нагрузку.

Пролёт (длина пролёта) -- расстояние между центрами двух опор, на которых подвешены провода. Различают промежуточный пролёт (между двумя соседними промежуточными опорами) и анкерный пролёт (между анкерными опорами). Переходный пролёт -- пролёт, пересекающий какое-либо сооружение или естественное препятствие (реку, овраг).

Угол поворота линии -- угол б между направлениями трассы ВЛ в смежных пролётах (до и после поворота).

Стрела провеса -- вертикальное расстояние между низшей точкой провода в пролёте и прямой, соединяющей точки его крепления на опорах.

Габарит провода -- вертикальное расстояние от провода в пролёте до пересекаемых трассой инженерных сооружений, поверхности земли или воды.

Шлейф (петля) -- отрезок провода, соединяющий на анкерной опоре натянутые провода соседних анкерных пролётов.

Монтаж воздушных линий электропередачи

Монтаж линий электропередачи осуществляется Методом монтажа "под тяжением". Это особенно актуально в случае сложного рельефа местности. При подборе оборудования для монтажа ЛЭП необходимо учитывать количество проводов в фазе, их диаметр и максимальное расстояние между опорами ЛЭП.

Кабельные линии электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) -- линия для передачи электроэнергии или отдельных её импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельныхкабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.

По классификации кабельные линии аналогичны воздушным линиям.

Кабельные линии делят по условиям прохождения

Подземные

По сооружениям

Подводные

К кабельным сооружениям относятся

Кабельный тоннель -- закрытое сооружение (коридор) с расположенными в нём опорными конструкциями для размещения на них кабелей и кабельных муфт, со свободным проходом по всей длине, позволяющим производить прокладку кабелей, ремонт и осмотр кабельных линий.

Кабельный канал -- непроходное сооружение, закрытое и частично или полностью заглубленное в грунт, пол, перекрытие и т. п. и предназначенное для размещения в нём кабелей, укладку, осмотр и ремонт которых возможно производить лишь при снятом перекрытии.

Температура внутри кабельных каналов (тоннелей)в летнее время должна быть не более чем на 10 градусов Цельсия выше температуры наружного воздуха.

Кабельная шахта -- вертикальное кабельное сооружение (как правило, прямоугольного сечения), у которого высота в несколько раз больше стороны сечения, снабженное скобами или лестницей для передвижения вдоль него людей (проходные шахты) или съемной полностью или частично стенкой (непроходные шахты).

Кабельный этаж -- часть здания, ограниченная полом и перекрытием или покрытием, с расстоянием между полом и выступающими частями перекрытия или покрытия не менее 1,8 м.

Двойной пол -- полость, ограниченная стенами помещения, междуэтажным перекрытием и полом помещения со съемными плитами (на всей или части площади).

Кабельный блок -- кабельное сооружение с трубами (каналами) для прокладки в них кабелей с относящимися к нему колодцами.

Кабельная камера -- подземное кабельное сооружение, закрываемое глухой съемной бетонной плитой, предназначенное для укладки кабельных муфт или для протяжки кабелей в блоки. Камера, имеющая люк для входа в неё, называется кабельным колодцем.

Кабельная эстакада -- надземное или наземное открытое горизонтальное или наклонное протяженное кабельное сооружение. Кабельная эстакада может быть проходной или непроходной.

Кабельная галерея -- надземное или наземное закрытое полностью или частично (например, без боковых стен) горизонтальное или наклонное протяженное проходное кабельное сооружение.

Пожарная безопасность кабельных сооружений

Основная статья: Пожары в электроустановках

При пожарах в кабельных помещениях в начальный период происходит медленное развитие горения и только спустя некоторое время скорость распространения горения существенно увеличивается. Практика свидетельствует, что при реальных пожарах в кабельных туннелях наблюдаются температуры до 600 °C и выше. Это объясняется тем, что в реальных условиях горят кабели, которые длительное время находятся под токовой нагрузкой и изоляция которых прoгревается изнутри до температуры 80 °C и выше. Может возникнуть одновременное воспламенение кабелей в нескольких местах и на значительной длине. Связано это с тем, что кабель находится под нагрузкой и eгo изоляция нагревается до температуры, близкой к температуре самовоспламенения[4].

Кабель состоит из множества конструктивных элементов, для изготовления которых используют широкий спектр горючих материалов, в число которых входят материалы, имеющие низкую температуру воспламенения, материалы склонные к тлению. Также в конструкцию кабеля и кабельных конструкций входят металлические элементы. В случае пожара или токовой перегрузки происходит прогрев этих элементов до температуры порядка 500--600 ?C, которая превышает температуру воспламенения (250-350 ?C) многих полимерных материалов, входящих в конструкцию кабеля, в связи с чем возможно их повторное воспламенение от прогретых металлических элементов после прекращения подачи огнетушащего вещества. В связи с этим необходимо выбирать нормативные показатели подачи огнетушащих веществ, чтобы обеспечивать ликвидацию пламенного горения, а также исключить возможность повторного воспламенения[5].

Длительное время в кабельных помещениях применялись установки пенного тушения. Однако опыт эксплуатации выявил ряд недостатков:

ограниченный сpoк хранения пенообразователя и недопустимость хранения их водных растворов;

неустойчивость в работе;

сложность наладки;

необходимость специального ухода за устройством дозировки пенообразователя;

быстрое разрушение пены при высокой (около 800 °C) температуре среды при пожаре.

Исследования показали, что распыленная вода обладает большей огнетушащей способностью по сравнению с воздушно-механической пеной, так как она хорошо смачивает и охлаждает горящие кабели и строительные конструкции[6].

Линейная скорость распространения пламени для кабельных сооружений (горение кабелей) составляет 1,1 м/мин[7].

По типу изоляции

Основная статья: Кабель

Изоляция кабельных линий делится на два основных типа:

жидкостная

кабельным нефтяным маслом

твёрдая

бумажно-масляная

поливинилхлоридная (ПВХ)

резино-бумажная (RIP)

сшитый полиэтилен (XLPE)

этилен-пропиленовая резина (EPR)

Здесь не указана изоляция газообразными веществами и некоторые виды жидкостной и твёрдой изоляции из-за их относительно редкого применения в момент написания статьи.

Высокотемпературные сверхпроводники[править | править исходный текст]

ВТСП-провод

Провода на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), сверхпроводимость позволяет передавать электрический ток без потерь, а также достичь высокой плотности токов. Большим недостатком в применение ВТСП-проводов является необходимость в постоянном охлаждении, что ограничивает применение ВТСП-проводов на практике. Несмотря на сложности в производстве и эксплуатации ВТСП-проводов, делаются постоянные попытки применения их на практике, так в демонстрационной системе силовой сети, запущенной в эксплуатацию в июле 2006 в США, при напряжении 138 кВ передаётся мощность в 574 МВА на длину 600 метров.

Потери в ЛЭП

Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления.

В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону (коронный разряд). Коронный разряд возникает, когданапряжённость электрического поля E у поверхности провода превысит пороговую величину Eкр, которую можно вычислить по эмпирической формуле Пика:



кВ/см,

где r -- радиус провода в метрах, в -- отношение плотности воздуха к нормальной[8].

Напряженность электрического поля прямо пропорциональна напряжению на проводе и обратно пропорциональна его радиусу, поэтому бороться с потерями на корону можно, увеличивая радиус проводов, а также (в меньшей степени) -- применяя расщепление фаз, то есть используя в каждой фазе несколько проводов, удерживаемых специальными распорками на расстоянии 40-50 см. Потери на корону приблизительно пропорциональны произведению U(U-Uкр).

Потери на корону резко возрастают с ростом напряжения, среднегодовые потери на ЛЭП напряжением 500 кВ составляют около 12 кВт/км, при напряжении 750 кВ -- 37 кВт/км, при 1150 кВ -- 80 кВт/км. Потери также резко возрастают при осадках, особенно изморози, и могут достигать 1200 кВт/км[9].

Потери в ЛЭП переменного тока

Важной величиной, влияющей на экономичность ЛЭП переменного тока, является величина, характеризующая соотношение между активной и реактивной мощностями в линии -- cos ц. Активная мощность -- часть полной мощности, прошедшей по проводам и переданной в нагрузку; Реактивная мощность -- это мощность, которая генерируется линией, её зарядной мощностью (ёмкостью между линией и землёй), а также самим генератором, и потребляется реактивной нагрузкой(индуктивной нагрузкой). Потери активной мощности в линии зависят и от передаваемой реактивной мощности. Чем больше переток реактивной мощности -- тем больше потери активной.

При длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров наблюдается ещё один вид потерь -- радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц (6000 км, длина четвертьволнового вибратора 1500 км), провод работает как антенна.

См. также

Провод линии электропередачи

Линия электропередачи Экибастуз-Кокчетав

Линия электропередачи Экибастуз-Центр

Линия электропередачи над Суэцким каналом

Опора линии электропередачи

Электромагнитная сверхчувствительность

Система электроснабжения

Контактная сеть

Расположение проводов на опорах

Число проводов на опорах может быть разным. Обычно воздушная линия (ВЛ) рассчитана на передачу трёхфазного тока, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением свыше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов, то есть одной цепи. На опорах двухцепных ВЛ подвешивают две параллельно идущие цепи, то есть 6 проводов.

Также бывают ВЛ с расщеплёнными фазами, когда вместо одного фазного провода большого сечения подвешивается несколько скреплённых между собой проводов меньшего сечения. Расщепление проводов применяется для устранения появления протяжённого коронного разряда (на жаргоне электриков -- «короны») на проводах. Появление «короны» не только вызывает дополнительные потери в проводах, но и создаёт дополнительные искажения первоначально синусоидальной формы тока, на работу с которыми сети переменного тока не рассчитаны.

Обычно в каждой фазе ВЛ напряжением 6--220 кВ подвешивают по одному проводу, ВЛ 330 кВ -- два провода, расположенных горизонтально, ВЛ 500 кВ -- три провода по вершинам треугольника, ВЛ 750 кВ -- четыре провода по углам квадрата или пять проводов по углам пятиугольника, ВЛ 1150 кВ -- восемь проводов по углам восьмиугольника. Однако при необходимости увеличения пропускной способности линии число проводов в фазе может быть увеличено вне зависимости от класса напряжения линии. Также при необходимости число проводов в фазе может быть уменьшено (на больших переходах).

Для расщеплённых фаз существует понятие эквивалентного радиуса провода, которое рассчитывается по формуле:

,

где -- эквивалентный радиус провода, -- количество проводов расщеплённой фазы, -- радиус проводов расщеплённой фазы, -- расстояние между проводами в фазе.

При необходимости (с напряжения 110 кВ - обязательно) над фазными проводами подвешивается один или несколько грозозащитных тросов.

На опорах ВЛ 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 до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом (так называемая «четырёхпроводная сеть»). Иногда на одних и тех же опорах могут быть подвешены провода линий разного напряжения и назначения. Обычно это практикуется для линий низших и средних классов напряжений.

Расположение проводов на опорах может быть:

горизонтальное -- в один ярус.

вертикальное -- один над другим в два-три яруса.

смешанное -- вертикально расположенные провода смещены один относительно другого по горизонтали (разновидности смешанного расположения проводов - "бочка", "ёлка", обратная ёлка" и т.д.).

треугольником -- на одноцепных опорах.

по схеме «зигзаг» на промежуточных опорах -- на одноцепных ВЛ нижний провод на первой опоре подвешен к нижней траверсе, а на второй -- к верхней; нижний провод подвешен наоборот: на первой опоре -- к верхней траверсе, на второй -- к нижней. Верхний провод крепят на первой опоре с правой стороны верхней траверсы, на второй -- с левой. При такой схеме высота подвеса нижних проводов увеличивается в среднем на половину расстояния между нижней и верхней траверсами, что позволяет увеличить пролёт между опорами или уменьшить высоту опор. При подвеске на двухцепных ВЛ можно ещё больше увеличить длину пролётов, но при этом усложняется конструкция опор.

Маркировка проводов

Неизолированные провода описываются ГОСТ 839-80.

М -- провод, состоящий из одной или скрученный из нескольких медных проволок.

А -- провод, состоящий из одной или скрученный из нескольких алюминевых проволок

АС -- провод, состоящий из сердечника, сплетенного из оцинкованных стальных проволок, и намотки алюминиевых проволок. Получил наибольшее распространение. Также встречается устаревшее обозначение, обозначающее провод марки АС с отношением алюминий/сталь - около 6, например - АС400=АС400/64.

ПСО и ПС -- провода, изготовленные из стали, соответственно однопроволочный и многопроволочный. Провод ПСО - это проволока телеграфная ГОСТ 1668-73.

АСКС -- провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости.

АСКП -- провод марки АС, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости.

АСУ -- сталеалюминиевые провода с усиленным стальным сердечником (устаревшее, провод марки АС с отношением алюминий/сталь - около 4, например - АСУ400=АС400/93).

АСО -- сталеалюминиевые провода с облегчённым стальным сердечником (устаревшее, провод марки АС с отношением алюминий/сталь - около 8, например - АСО400=АС400/51).

АСУС - сталеалюминиевые провода с особо усиленным стальным сердечником (устаревшее, провод марки АС с отношением алюминий/сталь - меньше 3, например АС70/72, АС95/141).

В марке провода указывается и его номинальное сечение. Например, А-50 означает алюминиевый провод сечением 50 ммІ. Для стальных однопроволочных проводов в марке указывают диаметр провода. Так, ПСО-5 означает однопроволочный стальной провод диаметром 5 мм. Для сталеалюминевых проводов указывается два числа через дробь, числитель - сечение алюминиевых проводов в мм2, знаменатель - сечение стального сердечника (например АС-400/51).

Изолированные провода (самонесущий изолированный провод, СИП) -- многожильные провода для воздушных линий электропередачи, содержащие изолированные жилы и несущий элемент, предназначенный для крепления или подвески провода. Они используются в основном для внутренних сетей. Токоведущие жилы проводов выполняют из круглой медной или алюминиевой проволоки. Изолирующую оболочку выполняют из резины или полихлорвинилового пластиката. Защитные покровы проводов с резиновой изоляцией выполняют в виде оплётки из волокнистых материалов, пропитанной противогнилостным составом. Провода с ПВХ-изоляцией обычно изготовляют без защитных покровов. Применяют также металлические защитные оболочки для защиты от механических повреждений.

Защищённые провода -- провода для воздушных линий электропередачи, поверх токопроводящей жилы которых наложена экструдированная полимерная защитная изоляция, исключающая короткое замыкание между проводами при схлестывании и снижающая вероятность замыкания на землю.

Упаковка проводов

Многопроволочные провода обычно поставляются на стандартных деревянных или металлических барабанах, а однопроволочные -- на барабанах или в мотках, упакованных в бумагу и мешковину или полиэтиленовую пленку.

Деревянные барабаны делаются из сосновых или еловых досок. Боковые диски (щёки) барабанов сколочены из двух-трёх слоёв досок и стянуты металлическими шпильками с обеих сторон шейки. В зависимости от диаметра щёк барабаны изготавливают нескольких типоразмеров (номеров). Щёки барабанов большого диаметра снабжены металлическими втулками.

Минимальная длина провода, намотанного на барабан (так называемая строительная длина), нормируется стандартами и зависит от типоразмера барабана и сечения провода.

Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач при расчётной температуре наружного воздуха до -65 °C и являются одним из главных конструктивных элементов ЛЭП, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся на две основные группы:

опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;

опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Эти виды опор делятся на типы, имеющие специальное назначение.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально; на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные -- от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.

Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерно-угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. При больших углах поворота устанавливаются анкерно угловые опоры.

При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковыми тяжениями горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются и анкерная опора работает так же, как и промежуточная, то есть воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки. В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от опоры можно натягивать с различным тяжением проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет воздействовать горизонтальная продольная нагрузка.

При установке анкерных опор на углах анкерно угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

Концевые опоры устанавливаются на концах линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на порталах подстанций.

Помимо перечисленных типов опор, на линиях применяются также специальные опоры: транспозиционные, служащие для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные -- для выполнения ответвлений от основной линии; опоры больших переходов через реки и водные пространства и т. д.

На линиях электропередач применяются деревянные, стальные и железобетонные опоры. Разработаны также опытные конструкции из алюминиевых сплавов и композитных материалов.

Сталь является основным материалом, из которого изготавливаются металлические опоры и различные детали (траверсы, тросостойки, оттяжки) опор. Достоинством стальных опор по сравнению с железобетонными является их высокая прочность при малой массе. Возможность повторного использования в течении всего периода эксплуатации.

По конструктивному решению ствола стальные опоры могут быть отнесены к трем основным схемам -- башенным (одно- или многостоечным), портальным или вантовым, по способу закрепления на фундаментах -- к свободностоящим опорам и опорам на оттяжках, по способу соединения элементов разделяются на сварные и болтовые. Также стальные опоры делятся на опоры гибкой конструкции и опоры жёсткой конструкции.

Металлические опоры изготавливаются как из стального уголкового проката (применяется равнобокий уголок),так из гнутого стального профиля постоянного и переменного сечения (это сочетает в себе преимущества конструкций стальных многогранных опор ЛЭП и стальных решетчатых опор башенного типа), кроме того высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб.

В СНГ насчитывается несколько основных центров производства стальных конструкций опор ЛЭП -- центральный, уральский и сибирский.

Классификация опор[править | править исходный текст]

По назначению

Концевая анкерная опора

электропередача переменный ток сверхпроводник

Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. Обычно составляют 80--90 % всех опор ВЛ.

Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ, при нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролётов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол поворота линии на 180°. При небольших углах поворота (до 15--30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры. Если углы поворота больше, то применяют угловые анкерные опоры, имеющие более жёсткую конструкцию и анкерное крепление проводов.

Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. Их конструкция отличается жесткостью и прочностью.

Концевые опоры -- разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов.

Специальные опоры: транспозиционные -- для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные -- для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрёстные -- при пересечении ВЛ двух направлений; противоветровые -- для усиления механической прочности ВЛ; переходные -- при переходах ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды.

По способу закрепления в грунте

Узкобазовая опора(ГК ЭЛСИ)

Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт

Опоры, устанавливаемые на фундаменты

- классические (с широкой базой более 4 м2), как правило, рамные (каркасные) с заливкой бетоном или пригрузом, засыпанным песчано-гравийной смесью

- узкобазовые (менее 4 м2) (например: с креплением на стальную трубу, стальную винтовую или железобетонную сваю)

По конструкции

Вантовая опора ПС110ПВ-1М

Трехстоечная анкено-угловая опора 35 кВ конструкции ГК ЭЛСИ

Свободностоямщие опоры

- одностоечные

- многостоечные

Опоры с оттяжками

Вантовые опоры аварийного резерва

По количеству цепей

Одноцепные

Двухцепные

Многоцепные

По напряжению

Опоры подразделяются на опоры для линий 0.4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опоры, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.

По материалу изготовления

Железобетонная опора

Опора треугольного сечения конструкции ГК ЭЛСИ (ПС10ПИ-6АМ)

Железобетонные -- выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35--110 кВ и выше обычно применяют опоры изцентрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе. Основной недостаток значительный вес, относительно высокий процент возникновения дефектов при транспортировке (сколы, трещины) и выкрашивание бетона в приповерхностном слое грунта за счет воздействия влаги и циклического изменения температуры (замерзание-оттаивание).

Металлические -- выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками.

Металлические решётчатые опоры

Металлические многогранные опоры

- закрытого профиля

(шести-, восьми- и т.д. гранники)

- открытого профиля (треугольного и квадратного сечения)

Опоры из стальных труб

Деревянные -- выполняют из круглых брёвен. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы. Деревянные опоры применяют для линий напряжением до 220/380 В включительно в СНГ и до 345 В в США, однако кое-где до сих пор можно увидеть применение деревянных опор в линиях 6, 10 и 35 кВ. Основные достоинства этих опор -- малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток -- гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой. Пропитка древесины специальным антисептиками (в странах СНГ повсеместно применяют Креозот) увеличивает срок её службы с 4--6 до 15--25 лет. Для увеличения срока службы деревянную опору обычно выполняют не из целого бревна, а составной: из более длинной основной стойки и короткого стула, пасынка, или железобетонной стойки. Стул скрепляют с основной стойкой при помощи проволочного бандажа. Широко применяют составные деревянные опоры с железобетонными стульями. Деревянные опоры выполняют А-образными или П-образными. П-образная конструкция является более устойчивой, но требует бомльших капиталовложений из-за повышенного расхода материала по сравнению с А-образной.

Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор достигает 50 лет и более. Стоимость металлических и железобетонных опор значительно превышает стоимость деревянных опор. Выбор того или иного материала для опор обусловливается экономическими соображениями, а также наличием соответствующего материала в районе сооружения линии.

Унификация опор

На основании многолетней практики строительства, проектирования и эксплуатации ВЛ определяются наиболее целесообразные и экономичные типы и конструкции опор для соответствующих климатических и географических районов и проводится их унификация.

Обозначение опор

Для металлических и железобетонных опор ВЛ 35--330 кВ в СНГ принята условная система обозначения.

Буквы	Что обозначают
П, ПС	промежуточные опоры
ПВС	промежуточные опоры с внутренними связями
ПУ, ПУС	промежуточные угловые
ПП	промежуточные переходные
АУ, У, УС	анкерно-угловые
А	анкерные
К, КС	концевые
Б	железобетонные (не распространяется на опоры 500 кВ)
М	Многогранные
Отсутствие Б	стальные

Цифры после букв обозначают класс напряжения. Наличие буквы «т» указывает на тросостойку с двумя тросами, буквы «п» -- на изменение взаимного расположения проводов на опоре (обычно заключается в переносе проводов верхнего или нижнего яруса на средний ярус). Цифра через дефис указывает количество цепей: нечётное -- одноцепная линия, четное -- двух и многоцепные, или типоисполнение опоры. Цифра через «+» означает высоту приставки к базовой опоре (применимо к металлическим опорам). Cистема обозначений соответствует конструкторской документации заводов-изготовителей и может отличаться от условно принятой формы.

Примеры:

АС35/110П-1ТМ - металлическая (стальная) анкерная опора для ВЛ 35 и 110 кВ из гнутого профиля

У110-2+14 -- металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с подставкой 14 м;

УС110-3 -- металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (с горизонтальным расположением проводов) опора;

УС110-5 -- металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (для городской застройки -- с уменьшенной базой и увеличенной высотой подвеса) опора (геометрически аналогична опоре У110-2+5);

ПС10П-6АМ - промежуточная стальная для ВЛ 10 кВ из гнутого профиля

ПМ220-1 -- промежуточная металлическая многогранная одноцепная опора;

У220-2т -- металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с двумя тросами;

ПБ110-4 -- промежуточная железобетонная двухцепная опора;

ПМ110-4ф -- промежуточная металлическая многогранная двухцепная опора с конструктивно отдельным фундаментом. У другого изготовителя имеет маркировку ППМ110-2 (переходная), хотя конструктивно аналогичная.



Литература

1. Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособие для ПТУ / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. -- М.: Высшая школа, 1991. -- 208 с. -- ISBN 5-06-001074-0

2. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М.: Энергоатомиздат, 1987. -- 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63

3. Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие / Петрова С.С.; Под ред. С.А. Мартынова. -- Л.: ЛПИ им. М. И. Калашникова, 1980. -- 76 с. -- УДК 621.311.2(0.75.8)

Размещено на Allbest.ru

...