Раздел I. Электрическая система

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 21Следующая ⇒

В нашей стране снабжение потребителей электроэнергией осуществляется преимущественно от электрических сетей, объединяющих несколько электростанций.

Необходимость такого объединения вызвана тем, что электрические станции, находящиеся даже на территории одной области, работают с неодинаковой нагрузкой, т. е. одни электростанции могут быть перегружены, а в то же время другие могут работать в основном с недогрузкой. Разница в степени загрузки электростанций становится более ощутимой при значительном отдалении районов потребления электроэнергии друг от друга в направлении с востока на запад, что объясняется разновременностью утренних и вечерних максимумов нагрузки.

Чтобы обеспечить надежность электроснабжения потребителей и возможно полнее использовать мощности электростанций, работающих в разных режимах, их объединяют в электроэнергетические системы.

Другими словами, энергетическая система – это совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования тепловой и электрической энергии. Схематично энергетическая система представлена на рис. 1.1.

Представление о системе производства, передачи и распределения электрической энергии дает схема электроснабжения потребителей. Электрическая энергия, вырабатываемая на электрической станции генераторами, передается при напряжении более высоком, чем генераторное по линии электропередачи высокого напряжения на подстанцию промышленного предприятия. Для изменения напряжения в энергетической системе применяются трансформаторы.

Со сборных шин подстанции электроэнергия распределяется по различным электроприемникам: электродвигателям, источникам света, нагревательным приборам и т.д.

Производство электрической энергии и ее потребление — процессы непрерывные и единые во времени. Электрическую энергию нельзя накапливать в больших количествах, не передавая потребителям, т.е. в каждый момент времени ее выработка должна соответствовать потреблению. Отдельные электростанции не могут обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям, поэтому по мере развития энергетики их объединяют в системы, в которых они работают параллельно на общую нагрузку.

Объединение электростанций в энергосистемы имеет большое значение для обеспечения согласованной работы станций различных типов, особенно тепловых и гидростанций.

Мощность гидроагрегатов ГЭС в период паводка и в зимнее время различна, поэтому весной основную нагрузку в энергосистеме несут гидростанции, на тепловых же станциях в это время часть агрегатов основного назначения останавливают, что обеспечивает экономию топлива и проведение плановых ремонтных работ. В зимнее время роли тепловых и гидростанций меняются.

Таким образом, появляется возможность создания экономически мы годных режимов работы разных типов электростанций. Создание энергосистем повышает надежность электроснабжения и улучшает качество электроэнергии, обеспечивает постоянство напряжения и частоты вырабатываемого тока, поскольку колебания потребления воспринимаются одновременно многими электрическими станциями.

Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процессов производства и распределения электрической и тепловой энергии.

Электрическая или электроэнергетическая система представляет собой часть энергетической системы. Из нее исключаются тепловые сети и тепловые потребители.

Электрическая система состоит из

· генераторов,

· распределительных устройств,

· электрических сетей (подстанций и линий электропередачи различных напряжений)

· электроприемников.

В состав электросистем входят также:

· производственные предприятия и мастерские,

· лаборатории и подъемно-транспортные средства, необходимые для выполнения работ, связанных с эксплуатацией всех элементов этих систем.

Электрическая система представляет собой сложный объект. Сложность обусловлена рядом специфических особенностей:

·постоянное совпадение по времени процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии;

непрерывность процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии и необходимость в связи с этим непрерывного контроля за этим процессом. Процесс передачи электроэнергии по цепи “генератор – электроприемник” возможен лишь при надежной электрической и магнитной связи на всем протяжении этой цепи;

повышенная опасность электрического тока для окружающей среды и обслуживающего персонала;

быстрое протекание процессов, связанных с отказом различных элементов основной технологической цепочки;

многообразие функциональных систем и устройств, которые осуществляют технологию производства электроэнергии; управление, регулирование и контроль. Необходимость их постоянного и четкого взаимодействия;

·удаленность энергетических объектов друг от друга;

зависимость режимов работы электрических систем от различных случайных факторов (погодные условия, режим работы энергосистемы, потребителей);

значительный объем работ по ремонтно-эксплуатационному обслуживанию большого количества разнотипного оборудования.

На электрических схемах электрическая система представляется следующим образом (см. рис. 1.2).

Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии. Она состоит из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередач.

Линия электропередач (ЛЭП) – это электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии.

Так как передача электроэнергии экономически выгодна только по ЛЭП высокого напряжения, то энергия, которая вырабатывается на ЭС, преобразуется в энергию высокого напряжения при помощи трансформаторов ЭС. Подстанции, на которых производится эта трансформация называются повышающими (питающими). На другом конце электропередачи строится понизительная (приемная) подстанция. Второе название условное, т.к. понизительная подстанция может быть одновременно и питающей).

Электроустановки, прием и распределение электроэнергии в которых выполняется на одном уровне напряжения, т.е. без трансформации, называются распределительными или переключательными пунктами.

Энергосистемы, расположенные в различных экономических районах, связываются между собой линиями электропередач высокого напряжения. Это обеспечивает взаимный обмен мощностями и дает следующие преимущества:

снижение суммарного максимума;

уменьшение суммарного резерва мощности (12 – 20% от суммарной мощности);

повышается надежность и качество энергоснабжения;

повышается экономичность использования энергоресурсов;

улучшается использование мощности ЭС (можно строить мощные агрегаты);

облегчается работа систем при сезонных изменениях нагрузки, при ремонтах и авариях.

Но в объединенных системах усложняется релейная защита, автоматика и управление режимами.

Эксплуатация энергосистемы осуществляется инженерами, техниками, мастерами и рабочими соответствующих квалификаций.

Оперативное управление энергосистемой (электросистемой) обеспечивают диспетчеры, обслуживают оборудование электростанций и подстанций — дежурным персонал, а линии электропередачи — линейный персонал.

Раздел II.Классификация электрических сетей

Электрические сети классифицируются:

· по роду тока;

· по номинальному напряжению;

· по конструктивному исполнению;

· по расположению;

· по конфигурации;

· по степени резервированности;

· по выполняемым функциям;

· по характеру потребителей;

· по назначению в схеме электроснабжения;

· по режиму работы нейтрали.

По роду тока различают сети переменного и постоянного тока. Основное распространение получили сети трехфазного переменного тока.

Однофазными выполняются внутриквартирные сети. Они выполняются как ответвление от трехфазной четырехпроводной сети.

Сети постоянного тока используются в промышленности (электрические печи, электролизные цеха) и для питания городского электротранспорта.

Постоянный ток используется для передачи энергии на большие расстояния. Но, на постоянном токе работает только ЛЕП: в вначале и конце ЛЕП строятся преобразовательные подстанции, на которых происходит преобразование переменного тока в постоянный и обратно. Использование постоянного тока обеспечивает устойчивую параллельную работу генераторов ЭС.

Постоянный ток используется для организации связи электроэнергетических систем. При этом отклонение частоты в каждой системе практически не отражается на передаваемой мощности.

Существуют передачи пульсирующего тока. В них электроэнергия передается по общей линии одновременно переменным и постоянным токами. У такой передачи увеличивается пропускная способность по отношению к ЛЕП переменного тока и облегчается отбор мощности по сравнению с ЛЕП постоянного тока.

По напряжению согласно ГОСТ сети делятся на сети напряжением до 1000 В и сети напряжением выше 1000 В.

В литературе встречается и такое деление:

· сети низких напряжений (220 – 660 В);

· сети средних напряжений (6 – 35 кВ);

· сети высоких напряжений (110 – 220 кВ);

· сети сверхвысоких напряжений (330 – 750 кВ);

· сети ультравысоких напряжений (более 1000 кВ).

По конструктивному исполнению различают воздушные и кабельные сети, проводки и токопроводы.

Токопровод – это установка для передачи и распределения электроэнергии, которая испльзуется на промышленных предприятиях. Состоит из неизолированных или изолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек и опорных конструкций.

Электропроводки предназначены для выполнения сетей в зданиях.

По расположению сети делятся на наружные и внутренние. Наружные выполняются неизолированными (голыми) проводами и кабелями. Внутренние выполняются изолированными проводами.

По конфигурации сети делятся на разомкнутые (см. рис. 2.1) и замкнутые (см. рис. 2.2).

Разомкнутые сети питаются от одного источника питания и передают электроэнергию к потребителям только в одном напрявлении.

В замкнутых сетях электроприемники получают по меньшей мере с друх сторон. Различают простые замкнутые сети и сложнозамкнутые сети. Простые замкнутые сети имеют один замкнутый контур, сложнозамкнутые – несколько. К простым замкнутым сетям относятся кольцевая сеть и сеть с двухсторонним питанием.

По степени резервированности сети делятся на нерезервированные и резервированные. Замкнутые сети всегда резервированные, потому что при отключении любой ЛЕП или любого источника питания ни один из потребителей не потеряет питание. Магистральные сети, выполненные одной цепью, являются нерезервированными, так как часть или все потребители теряют питание в зависимости от места повреждения и мест установки коммутационной аппаратуры. Магистральные сети, выполненные двумя цепями, являются резервированными.

По выполняемым функциям различают системообразующие, питающие и распределительные сети.

Системообразующие сети – это сети напряжением 330 кВ и выше. Выполняют функцию формирования энергосистем, объединяя мощные ЭС и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления. Эти сети характеризуются большим радиусом охвата, значительными нагрузками. Сети выполняются по сложнозамкнутым многоконтурным схемам с несколькими ИП.

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и от шин 110 – 220 кВ ЭС к районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнуты. Их напряжение – 110 – 220 кВ.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных ПС непосредственно к потребителям. Такие сети выполняют по разомкнутым схемам. Различают распределительные сети высокого напряжения (более 1000 В) и низкого напряжений (до 1000В).

По характеру потребителей сети делятся на городские, промышленные и сельские.

Городские сети характеризуются высокой плотностью электрических нагрузок (до 12 МВ·А/км2) и большим количеством разнородных потребителей.

К промышленным сетям относятся сети промышленных предприятий. Эти сети делятся на сети внешнего и внутреннего электроснабжения. Напряжение зависит от близости к питающей ПС. Если она расположена вблизи предприятия, то напряжение внешнего электроснабжения – 6 - 10 кВ, а внутреннего – до 1000 В. Если питающая ПС расположена далеко, то напряжение внешнего электроснабжения повышается. Для промышленных сетей существует понятие “глубокого ввода”, когда высокое напряжение (220 –330 кВ) заводится на территорию завода, минуя дополнительные трансформации. В этом случае в схеме внутреннего электроснабжения используется напряжение 6 – 35 кВ.

Сельские сети – сети напряжением 0, 4 – 110 кВ. Они предназначены для питания небольших населенных пунктов, сельскохозяйственных предприятий. Отличаются большой протяженностью и малой плотностью нагрузки (до 15 кВ·А/км2). Сельские сети выполняются, в основном, воздушными ЛЕП по разомкнутым схемам.

По назначению в схеме электроснебжения сети делятся на местные и районные.

Местные сети охватывают площади радиусом до 30 км. Они имеют малую плотность нагрузки и напряжение до 35 кВ включительно. Это сельские, коммунальные и фабрично-заводские сети. К местным сетям относятся “глубокие вводы” напряжением 110 кВ.

Районные сети охватывают большие районы и имеют напряжение 110 кВ и выше. По районным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЭС в места ее потребления. К районным сетям относятся основные сети системы, магистральные ЛЕП внутрисистемной связи и межсистемные связи.

По режиму работы нейтрали сети делятся:

· на сети с изолированной нейтралью;

· на сети с компенсированной нейтралью;

· на сети с эффективно – заземленной нейтралью;

· на сети с глухозаземленной нейтралью.

Режим работы нейтрали определяется способом соединения нейтрали с землей. В сетях с изолированной нейтралью электроустановки не имеют связи с землей. В сетях с компенсированной нейтралью имеется связь через дугогасительную катушку. В сетях с глухозаземленной нейтралью – непосредственная связь с землей. В сетях с эффективно-заземленной нейтралью – часть нейтралей трансформаторов заземлена, часть – разземлена (в нейтраль включены разъединитель и разрядник).

Выбор режима работы нейтрали в сети до 1000 В определяется безопасностью работ. В сети выше 1000 В – двумя причинами:

· стоимостью изоляции оборудования;

· величиной токов однофазного короткого замыкания на землю.

В соответствии с “Правилами устройства электроустановок” электроустановки до 1000 В работают либо с глухозаземленной, либо с изолированной нейтралью.

В первом случае имеем четырехпроводную сеть. Замыкание любой фазы на землю приводит к короткому замыканию в сети (ток повреждения большой). Предохранитель поврежденной фазы перегорает, а две здоровые фазы остаются в работе при фазном напряжении.

Во втором случае имеем трехпроводную сеть. В такой сети замыкание фазы на землю не приводит к значительному росту тока в месте повреждения, фаза не отключается. Фазные напряжения неповрежденных фаз возрастают до линейных значений, т.е. возрастают в раз.

В обоих случаях изоляция рассчитывается на линейное напряжение.

Сети напряжением 6 - 35 кВ считаются сетями с малыми токами замыкания на землю (до 500 А). Работают такие сети либо с изолированной, либо с компенсированной нейтралью.

В сети с изолированной нейтралью при касании фазы землю напряжение этой фазы становится равным нулю, а на здоровых фазах возрастает до линейного значения (см. рис. 2.1 а). Поэтому изоляция должна быть рассчитана на линейное напряжение. Емкостный ток в поврежденной фазе равен нулю, а в неповрежденных фазах увеличивается в раз (см. рис. 2.1 б). Суммарный емкостный ток, равный 3 I0, будет протекать через место замыкания фазы на землю и источник питания. Если величина этого тока в сети 6 – 10 кВ превышает 30 А, а в сети 35 кВ – 10 А, то в нейтраль трансформаторов необходимо включить дугогасительную катушку. Ее индуктивный ток складывается с емкостным током замыкания на землю, который может быть скомпенсирован частично или полностью.

Сети 6 – 35 кВ не требуют немедленного отключения и могут работать несколько часов. Но повреждение можно обнаружить только при поочередном отключении потребителей.

Сети напряжением 110 кВ и выше считаются сетями с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А). Они не могут работать с изолированной нейтралью, так как изоляция в этом случае должна рассчитываться на линейное напряжение. А это дорого. Сети работают с заземленной нейтралью. При этом ток однофазного короткого замыкания может превышать ток трехфазного к.з. В этом случае коммутационная аппаратура должна выбираться по большему току, т.е.

однофазному.

В месте повреждения в таких сетях возникает электрическая дуга с большим током. Дуга гасится при отключении повреждения. Так как большинство к.з являются самоустраняющимися, то для проверки линия включается вновь под действием АПВ. Если к.з. самоустранилось, то ЛЭП остается в работе, если нет, то повреждение отключается вновь. В переходном режиме и при коммутациях в сети возникают внутренние перенапряжения. Величина перенапряжения влияет на выбор изоляции. Величину перенапряжения стараются ограничить. Для этого заземляют нейтрали оборудования. Но чем больше заземленных нейтралей, тем меньше величина перенапряжения, но тем больше величина тока однофазного к.з.

В сетях 110 кВ поступают следующим образом. Часть нейтралей разземляют, чтобы величина токов однофазного к.з. не превышала величину токов трехфазного кз. Заземляют нейтрали трансформаторов на электростанциях, узловых подстанциях и на тупиковых потребительских подстанциях. Напряжение на неповрежденных фазах по отношению к земле в установившемся режиме не должно быть больше 0, 8 Uном (линейного). Такие сети называются сетями с эффективно-заземленной нейтралью.

В сетях 220 кВ и выше применяют глухое заземление нейтрали всех трансформаторов. В этом напряжение на неповрежденных фазах по отношению к земле в установившемся режиме не превышает фазное. Коммутационная аппаратура выбирается по большему току к.з.

Рисунок 2.4 – Схема классификации электрических сетей (общий вид).

Раздел III.Электрооборудование сетей и предприятий

В данном разделе рассмотрим электрооборудование сетей и предприятий. Главным образом они состоят из воздушных и кабельных линий, токороводов и шинопроводов, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, преобразующих агрегатов и реакторов.

Канализация электроэнергии в системах электроснабжения осуществляется: воздушными линиями, кабельными линиями, токопроводами, шинопроводами и электропроводками.

Выбор типа линии электропередачи (ЛЭП), ее конструктивного исполнения определяется

номинальным напряжением, передаваемой мощностью, дальностью и местом электропередачи, площадью и стоимостью занимаемой территории, климатическими условиями, электробезопасностью, в конечном счете, экономической целесообразностью передачи электроэнергии.

Воздушные линии

Воздушные линии (ВЛ) служат для передачи электроэнергии по проводам, проложенным на открытом воздухе и закрепленным на специальных опорах или кронштейнах инженерных сооружений (мостах, путепроводах, эстакадах и т.п.) с помощью изоляторов и арматуры. Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода, грозозащитные тросы, изоляторы, линейная арматура, опоры и фундаменты.

Передачу электроэнергии от электростанций на значительные расстояния, связь между энергосистемами, электроснабжение промышленных предприятий выполняют преимущественно воздушными ЛЭП. В городских условиях ВЛ получили наибольшие распространение на окраинах, а также в районах застройки до пяти этажей.

Элементы ВЛ должны обладать достаточной механической прочностью, поэтому при их проектировании, кроме электрических, делают и механические расчеты для определения не только материала и сечения проводов, но и типа изоляторов и опор, рас- стояния между проводами и опорами и т.д.

По количеству цепей ВЛ делят на одно-, двух- и многоцепные. Количество цепей определяется схемой передачи электроэнергии и необходимостью ее резервирования. Расстояние l меж-

ду соседними опорами называют пролетом, а расстояние между опорами анкерного типа – анкерным участком.

Провода, подвешиваемые на изоляторах (   длина гирлянды) к опорам (рис. 1), провисают по цепной линии. Расстояние от

точки подвеса до низшей точки провода называют стрелой провеса, определяющей приближение провода к земле.

В целом конструктивная часть ВЛ характеризуется типом

опор, длинами пролетов, габаритными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов. Конструкция фазы ВЛ определяется количеством проводов в фазе. Если фаза выполнена несколькими проводами, она называется расщепленной. Расщепленными выполняют фазы ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения.

Рис. 1. Схема ВЛ электропередач и опоры:

а - схема ВЛ, б - в – нормальная промежуточная деревянная опора на железобетонных приставках: б – для 0, 38 кВ, в –для 6-20 кВ;

г –деревянная опора ВЛ 10 кВ на базе цельных стоек,

д - металлическая двухцепная 110 кВ

В зависимости от назначения и места установки различают следующие типы опор:

· промежуточные, предназначенные для поддержания прово- дов на прямых участках линий. Расстояние между опорами (про- леты) составляет 35-45 м для 6-10 кВ. Крепление проводов здесь производится с помощью штыревых изоляторов (не наглухо);

· анкерные, имеющие более жесткую и прочную конструкцию, чтобы воспринимать продольные усилия от разности натяжения по проводам и поддерживать (в случае обрыва) все оставшиеся в анкерном пролете провода. Эти опоры устанавливаются также на прямых участках трассы (с пролетом около 250 м для напряжения 6-10 кВ) и на пересечениях с различными сооружениями. Крепление проводов на анкерных опорах производится наглухо к подвесным или штыревым изоляторам.

Они подразделяются на:

· концевые, устанавливаемые в начале и в конце линии. Они являются разновидностью анкерных опор и должны выдерживать постоянно действующее одностороннее натяжение проводов;

· угловые, устанавливаемые в местах изменения направления трассы. Эти опоры укрепляются подкосами или металлическими оттяжками;

· специальные следующих типов   переходные, устанавливаемые в местах пересечений ВЛ с сооружениями или препятствия- ми (реками, железными дорогами и т.п.), ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии, транспозиционные

– для изменения порядка расположения проводов на опоре.

Для изготовления опор применяют дерево (рис. 1, б и в), металл (рис. 1, д) или железобетон (на рис. А, г представлена деревянная опора нового поколения).

Деревянные опоры в зависимости от конструкции могут быть одинарными, А – образными, трехногими, П – образными, АП - образными, составными.

Для увеличения срока службы деревянные опоры пропитывают антисептиками, значительно замедляющими процесс гниения древесины. В эксплуатации антисептирование проводится путем наложения антисептического бандажа в местах, подверженных гниению, с промазыванием антисептической пастой всех трещин, мест сопряжений и врубок.

Металлические опоры изготавливают из труб или профиль- ной стали, железобетонные – в виде полых круглых или прямо- угольных стоек с уменьшающимся сечением к вершине опоры.

Стальные опоры широко применяют на ВЛ напряжением 35

кВ и выше.

Достоинство стальных опор – высокая прочность, недостаток

– подверженность коррозии, что требует при эксплуатации про- ведения периодической окраски или нанесения антикоррозийного покрытия. Опоры делают из стального углового проката (в основном применяют равнобокий уголок); высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб. Для узлов со- единения элементов используют стальной лист различной толщины. Независимо от конструктивного исполнения стальные опоры выполняют в виде пространственных решетчатых конструкций.

Железобетонные опоры по сравнению с металлическими бо- лее долговечны и экономичны в эксплуатации, так как требуют меньше ухода и ремонта (они более энергозатратны). Основное преимущество – уменьшение расхода стали на 40…75 %, недостаток – большая масса.

К проводам ВЛ предъявляются требования достаточной механической прочности. Материалы проводов и тросов должны иметь высокую электрическую проводимость, обладать доста- точной прочностью, выдерживать атмосферные воздействия (в этом отношении наибольшая стойкость у медных и бронзовых проводов; провода из алюминия подвержены коррозии, особенно на морских побережьях, стальные провода разрушаются даже в нормальных атмосферных условиях).

Преимущественно применяют неизолированные (голые) про- вода (рис.2) [4, 23]. По конструктивному исполнению они могут быть одно – или многопроволочными, полыми. Однопроволочные провода из стали диаметром 3, 5; 4 и 5 мм и медные до 10 мм применяются для линии напряжением до 1000 В, Многопроволочные провода из стали, биметалла, алюминия и его сплавов получили преимущественное распространение на ЛЭП напряжением выше 1000 В благодаря повышенной механической прочности и гибкости. На ВЛ напряжением до 6 – 10 кВ используются алюминиевые многопроволочные провода марки А, АКП, сталеалюминиевые АС, АСКС, АСКП и стальные оцинкованные про- вода марки ПС.

Рис.2. Конструкция неизолированных проводов ВЛ:

а – однопроволочный, б – многопроволочный, в – сталеалюминиевый, г

– многопроволочный с наполнителем, д – полый

Многопроволочные провода, скрученные из нескольких про- волок, более гибкие и могут иметь любое сечение (от 1, 0 до 500 мм2). Как правило, многопроволочные провода изготовляют из круглых проволок, причем в центре помещают одну или несколько проволок одинакового диаметра. Длина скрученной проволоки, естественно, несколько больше длины провода, измеренной по его оси. Это обстоятельство вызывает увеличение фактической массы провода на 1…2 % по сравнению с теоретической, получаемой 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 неотожженной) или 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.

Провода из сплавов алюминия (АН – нетермообработанный, АЖ – термообработанный) имеют большую, по сравнению с алюминиевыми, механическую прочность и практически такую же электрическую проводимость. Они используются на ВЛ напряжением выше 1 кВ в районах, с толщиной стенки гололеда до 20 мм.

Сталеалюминиевые провода (рис. 3, в ) применяют на ВЛ напряжением выше 1 кВ. Они выпускаются с разным соотношением сечений алюминиевой и стальной частей.

Рис. 3. Конструкция проводов воздушных линий:

а – общий вид многопроволочного провода, б – сечение алюминиевого провода, в – сечение сталеалюминиевого провода

Чем меньше это соотношение, тем более высокую механическую прочность имеет провод и поэтому используется на территориях с более тяжелыми климатическими условиями (с большей толщиной стенки гололеда).

Полые провода применяются чаще всего для ошиновки распределительных устройств напряжением 220 кВ и выше.

В последнее время получили распространение ВЛ с самонесущими изолированными проводами (СИП) на напряжениях 0, 38…10 кВ (рис.4). В линии напряжением 380 В провода состоят из несущего неизолированного провода, являющегося нулевым, трех изолированных проводов, одного изолированного провода наружного освещения. Линейные изолированные провода навиты вокруг несущего нулевого провода. Несущий провод является сталеалюминиевым, а линейные – алюминиевыми. Последние покрыты светостойким термостабилизированным (сшитым) полиэтиленом (провод типа АПВ). К преимуществам ВЛ с изолированными проводами перед линиями с голыми проводами можно отнести сниженное индуктивное сопротивление, отсутствие

изоляторов на опорах, максимальное использование высоты опоры для подвески, нет необходимости в обрезке деревьев в зоне прохождения линии и др.

Рис. 4. Конструктивное исполнение самонесущего изолированного провода

Недостатком является более высокая стоимость линий с проводами СИП.

Самонесущий изолированный провод СИП имеет скрученный в жгут изолированные жилы. Механическая нагрузка может восприниматься несущей нулевой жилой или всеми проводниками жгута. Несущая нулевая жила может быть изолированной, так и неизолированной.

В конструкцию СИП при необходимости могут добавляться изолированные контрольные провода и провода освещения. Воздушная линия электропередачи напряжением до 1 кВ с применением СИП обозначается ВЛИ.

Освоен выпуск проводов с защитной изоляцией для воздушных линий электропередач на напряжение 35 кВ марки ПЗВ и в варианте грозоустойчивом – марки ПЗВГ.

Провод марки ПЗВ – одинарный провод с уплотненной жилой из проволок алюминиевого сплава или алюминиевых проволок, упрочненных стальными оцинкованными проволоками. Изоляция провода стоит из двух слоев сшитого полиэтилена: нижнего слоя из чистого изоляционного и верхнего слоя из стойкого полиэтилена.

Провод марки ПЗВГ имеет такую же жилу, как и провод ПЗВ, но изоляция состоит из трех слоев: первый слой – электропроводящий сшитый полиэтилен, второй слой – чистый изоляционный сшитый полиэтилен и третий слой – трекингостойкий атмосферостойкий полиэтилен [1, 2].

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси BЛ 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 называют вибрацией.

Обычно вибрация проводов наблюдается при скоростях ветра 0, 6…12 м/с, при дальнейшем увеличении скорости ветра амплитуда вибраций значительно уменьшается. Вибрация, как правило, имеет место в пролетах длиной более 120 м и на открытой местности. Опасность вибрации заключается в обрыве отдельных проволок провода на участках их выхода из зажимов из-за повышения механического напряжения. На BJI напряжением 35 – 220 кВ и выше защиту от вибрации выполняют с помощью виброгасителей, подвешенных на стальном тросе и поглощающих энергию вибрирующих проводов с уменьшением амплитуды вибрации около зажимов.

При наличии гололеда наблюдается так называемая пляска проводов, которая, так же как и вибрация, возникает из-за ветра, но отличается большей амплитудой, достигающей 12…14 м, и большей длиной волны (с одной и двумя полуволнами в пролете). На напряжении 35-220 кВ провода изолируют от опор гирляндами подвесных изоляторов (ПФ, ПС). Для изоляции BJI6 – 35 кВ применяют штыревые изоляторы (ШФ) и опорностержневые (СШ), Разработаны изоляторы с использованием полимерных материалов [4, 5]. На ответственных участках применяют многоцепные гирлянды.

Каждый изолятор ВЛ 35 – 110 кВ как элемент, включенный в гирлянду, представляет собой определенную емкость.

Электрический ток, проходя по проводам BJI, выделяет тепло и нагревает провод. Под влиянием нагрева провода происходит удлинение провода, увеличивается стрела провеса, изменяется натяжение провода и его способность нести механическую на- грузку.

При изменении температуры воздуха от +40 до –40°С и увеличении скорости ветра от 1 до 20 м/с меняется сопротивления провода и тепловые потери изменяются от 50 до 1000 Вт/м. Увеличение сопротивления провода по сравнению с сопротивлением, соответствующим расчетной нагрузке, возможно при перегрузке 30% на 12%, а при перегрузке 50% – на 16%, при этом увеличение потери напряжения будет порядка 12% [1, 2]

Крепление проводов к опорам производится различными способами, в зависимости от места их расположения на изоляторе. На промежуточных опорах провода крепят к штыревым изоляторам зажимами или вязальной проволокой из того же материала, что и провод, причем последний в месте крепления не должен иметь изгибов. Провода, расположенные на головке изолятора, крепятся головной вязкой, на шейке изолятора – боковой вязкой.

На анкерных, угловых и концевых опорах провода напряжением до 1 кВ крепят закручиванием проводов так называемой «заглушкой», провода напряжением 6-10 кВ – петлей. На анкерных и угловых опорах, в местах перехода через железные дороги, проезды, трамвайные пути и на пересечениях с различными силовыми линиями и линиями связи применяют двойной подвес проводов.

Для крепления проводов к изоляторам и тросов к опорам применяется линейная арматура (рис.5), которая делится на следующие основные виды: зажимы, сцепная арматура, соединители, дистанционные распорки и др.

Зажимы подразделяются на поддерживающие, подвешиваемые на промежуточных опорах, и натяжные, применяемые на опорах анкерного типа (рис. 5, а, б, в).

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒