Высоковольтные воздушные линии электропередачи

Воздушной линией электропередачи напряжением выше 1 кВ (ВЛ) называется устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикреплённым при помощи изоляторов и арматуры к опорам.

Основными конструктивными элементами ВЛ являются: провода, тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура (рис.7.3).

Рис.7.3. Основные конструктивные элементы ВЛ: 1 – провода фаз; 2- грозозащитные тросы; 3 – опора; 4 – гирлянда изоляторов; 5 – элементы линейной арматуры

Провода служат для передачи электроэнергии.

На ВЛ применяются неизолированные провода, т. е. без изолирующих покровов. ВЛ могут выполняться с одним или несколькими проводами в фазе; во втором случае фаза называется расщепленной. Диаметр проводов, их сечение и количество в фазе, а также расстояние между проводами расщепленной фазы определяются расчетом. По конструктивному исполнению делают одно- и многопроволочные провода и полые провода.

При высоких напряжениях используют в основном многопроволочные сталеалюминиевые провода.

В сталеалюминиевых проводах внутренние проволоки (сердечник провода) выполняется из стали, а верхние - из алюминия.

Стальной сердечник увеличивает механическую прочность, а алюминий является токопроводящей частью провода, так как поверхностный эффект на переменном токе вытесняет линии тока к поверхности проводника.

Для снижения потерь электроэнергии на корону при напряжении более 330 кВ каждая фаза ВЛ расщепляетсяна несколько проводов.

Материал проводов должен иметь высокую электрическую проводимость. На первом месте по проводимости стоит медь, затем алюминий; сталь имеет значительно более низкую проводимость.

Грозозащитные тросы монтируют в верхней части опор над проводами для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений.

Опоры. Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов линий на определённом расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность людей и надёжную работу линии.

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп различаются способом подвески проводов.

Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опорах провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис. 7.4.

На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и угловыми.

Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.

Рис. 7.4. Схема анкерного пролёта ВЛ и пролёта пересечения

с железной дорогой

 

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания проводов. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как в нормальном режиме не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90 % общего числа опор ВЛ.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии. При углах поворота линии до 20^о применяют угловые опоры анкерного типа. При углах поворота линии электропередачи более 20^о – промежуточные угловые опоры.

На ВЛ применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии; переходные – для пересечения рек, ущелий и т.д.

Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше протяжённостью более 100 км для того, чтобы сделать ёмкость и индуктивность всех трёх фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу. Такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции. Линия делится на три участка (шага), на которых каждый из трёх проводов занимает все три возможных положения, рис. 7.5.

Рис. 7.5. Цикл транспозиции проводов одноцепной линии

 

В зависимости от количества подвешиваемых на опорах цепей опоры могут быть одноцепные и двухцепные. Провода располагаются на одноцеп-ных линиях горизонтально или треугольником, на двухцепных опорах – обратной ёлкой или шестиугольником. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов на опорах схематически изображены на рис. 7.6.Там же указано и возможное расположение грозозащитных тросов. Расположение проводов по вершинам треугольника (рис. 7.6,а) широко распространено на линиях до 20-35 кВ и на линиях с металлическими и железобетонными опорами напряжением 35-330 кВ.

Рис. 7.6. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов и тросов на опорах: а – расположение по вершинам треугольника; б - горизонтальное расположение; в – расположение обратной ёлкой

Горизонтальное расположение проводов применяют на линиях 35 кВ и 110 кВ на деревянных опорах и на линиях более высокого напряжения на других опорах. Для двухцепных опор более удобно с точки зрения монтажа расположение проводов по типу «обратная ёлка», но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов.

Многообразие применяемых в электросетевом строительстве типов опор влечет за собой необходимость их классификации по целому ряду признаков. Они приведены в табл. 7.2, где также представлены соответствующие каждому признаку разновидности опор, а также некоторые краткие комментарии.

Изоляция. Для изоляции проводов от опор могут применяться следующие элементы:

- опорные изоляторы, работающие на сжатие, растяжение или изгиб и подразделяемые на штыревые (насаживаемые на опорные штыри или крючки) и стержневые (прикрепляемые у основания болтами или винтами);

- подвесные изоляторы, принимающие только растягивающие усилия и подразделяемые на гирляндные (составленные из соединенных последователь-но стандартных изоляторов) и стержневые (цельные);

                                                                                          Таблица 7.2

- комбинации опорных и подвесных изоляторов (оба типа изоляторов в таком случае обычно являются стержневыми);

- изоляционные траверсы.

На ВЛ 110 кВ и выше должны применяться только подвесные изоляторы; на 35 кВ и ниже могут применяться подвесные и штыревые (в том числе опорно-стержневые) изоляторы, рис. 7.7.

Рис. 7.7. Виды линейных изоляторов: а – штыревой; б – подвесной тарельчатый; полимерный стержневой; 1 – шапка; 2 – изоляционная деталь; 3 – стержень; 4 – цементная заделка; 5 – замок изолятора

Линейная арматура применяется для крепления проводов к изоляторам и изоляторов к опорам. По своему назначению условно может быть подразделена на:

- сцепную (ушки, серьги, скобы, звенья и т.п.);

- крепёжную (поддерживающие и натяжные зажимы);

- соединительную (овальные соединители, петлевые, ответвительные и другие зажимы);

- защитную (защитные кольца, рога разрядные, гасители вибрации, компенсирующие балласты).