Конструктивные параметры воздушных линий электропередачи
Стрелой провеса проводов называют расстояние по вертикали между воображаемой прямой линией, соединяющей точки крепления проводов на двух смежных опорах и низшей точкой их провеса в пролете. Стрела провеса зависит от тех же факторов, что и длина пролета.
Габаритом ВЛ называют наименьшее расстояние по вертикали от проводов до поверхности земли, рек, озер, линий связи, шоссейных и железных дорог и т.п. Габарит ВЛ регламентируется ПУЭ и зависит от напряжения и посещения местности людьми.
Для обеспечения нормальной работы и безопасного обслуживания ВЛ расстояния от них до различных сооружений должны соответствовать нормам, установленным ПУЭ. Так, расстояние от проводов до поверхности земли по вертикали при наибольшей стреле провеса должно быть не менее 6м в населенной местности, расстояние от проводов до земли может быть уменьшено в труднодоступный местности до 3,5 м и в недоступной местности до 1 м. Расстояние 4 по горизонтали от проводов ВЛ до балконов, терасс, окон зданий должно составлять не менее 1,5 м, а до глухих стен не менее 1 м. Прохождение ВЛ над зданиями не допускается.
Трасса ВЛ может проходить по лесным массивам и зеленым насаждениям. Расстояние по горизонтали от проводов до кроны деревьев и кустов при наибольшей стреле провеса должно быть не менее 1 м.
Пересечение ВЛ судоходных рек правилами не рекомендуется. При пересечении несудоходных и замерзающих небольших рек и каналов расстояние 4 от проводов ВЛ до наивысшего уровня воды должно быть не менее 2 м, а от поверхности льда не менее 6 м. Расстояние по горизонтали от опоры ВЛ до воды должно быть не менее высоты опоры ЛЭП.
Угол пересечения ВЛ с улицами, площадями, а также с различными сооружениями не нормируется. Пересечения ВЛ до 1 кВ между собой рекомендуется выполнять на перекрестных опорах, а не в пролетах.
Пересечения ВЛ с воздушными линиями связи и сигнализации должны выполняться только в пролете линии, причем провода ВЛ должны располагаться выше.
Расстояние между верхним проводом линии связи и нижним ВЛ должно быть не менее 1,25 м. Особые требования предъявляют к проводам ВЛ в пролете пересечения: они должны быть многопроволочные, сечением не менее 25 мм2 (стальные и сталеалюминиевые) или 35 мм2 (алюминиевые) и закреплены на опорах двойным креплением. Опоры ВЛ, ограничивающие пролет пересечения с линиями связи I и II классов, должны быть анкерными; при пересечении с линиями связи других классов допускаются промежуточные опоры (деревянные должны иметь железобетонные приставки).
При пересечении подземных кабельных линий связи и сигнализации опоры ВЛ должны располагаться на возможно большем расстоянии от кабеля (но не менее 1 м между заземлением опоры и кабелем в стесненных условиях).
При пересечении не электрофицированных магистральных железных дорог общего пользования, переходные опоры ВЛ должны быть анкерными; подъездные железнодорожные пути допускается пересекать ВЛ на промежуточных (кроме деревянных) под углом не менее 40 град. и по возможности близким к 90 град. Электрифицированные железные дороги должны пересекаться кабельной вставкой в ВЛ.
Пересечение ВЛ автомобильных дорог I категории должно выполняться на анкерных опорах, остальные дороги разрешается пересекать на промежуточных опорах. Сечение проводов ВЛ, проходящих над автомобильными дорогами, должно быть не менее 25 (сталеалюминиевых и стальных) и 35 мм2 (алюминиевых). Наименьшее расстояние от проводов ВЛ до полотна автодороги должно быть не менее 7 м. При переходе через трамвайные и троллейбусные линии наименьшее расстояние от проводов ВЛ до поверхности земли должны быть не менее 8 м.
На рисунке показана схема анкерного пролета ВЛ и пролета пересечения с железной дорогой.
Расстояние по вертикали от проводов линии до поверхности земли в ненаселенной местности при нормальном режиме работы должно быть не менее 6 м для ВЛ до 110 кВ, 6,5; 7; 7,5; 8 м соответственно для ВЛ 150, 220, 330, 500 кВ.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Что такое анкерный пролет на воздушной линии
Меню материала
Новые статьи
Популярные статьи
При проектировании, т.е. при расчете и выборе конструкций ЛЭП, необходимо учитывать механические нагрузки на ее элементы, которые зависят от климатических условий местности прохождения ЛЭП, т.е. от силы ветра, толщины гололеда, который может образоваться на проводах линии.
Территория Советского Союза в зависимости от скорости ветра разбита на семь районов [6].
При расчетах проводов учитываются максимальные скоростные напоры ветра, исходя из их повторяемости один раз в 10 лет для ЛЭП на напряжение 6-10 кВ и один раз в 5 лет для ЛЭП на напряжение 0,4 кВ, при высоте крепления проводов до 15 м Максимальные нормативные скоростные напоры ветра приведены в табл. 2.
Максимальные нормативные скоростные напоры ветра
на высоте до 15 м от Земли
Ветровые районы СССР
Для ЛЭП на напряжение до 1000 В
Для ЛЭП на напряжение 6-10 кВ
скоростной напор ветра (в Н/м
) при повторяемости один раз в 5 лет
скоростной напор ветра (в Н/м
) при повторяемости один раз в 10 лет
Что такое анкерный пролет на воздушной линии
ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 КВ
Дата введения 2003-10-01
Правила введены в действие с 1 октября 2003 г.
Изменение внесено изготовителем базы данных
Приведены главы «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) седьмого издания, содержащие общие требования к устройству воздушных линий электропередачи переменного тока напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ, требования к проектированию ВЛ, учитывающие особенности их технического обслуживания и ремонта, к защите окружающей среды, от перенапряжений и устройству и устройству заземлений.
Для инженерно-технического персонала, занятого проектированием, монтажом и эксплуатацией воздушных линий электропередачи.
Дата введения 2003-10-01
Область применения. Определения
Требования к ВЛ с неизолированными проводами распространяются и на ВЛ соответствующего напряжения, выполняемые проводами с защитной изолирующей оболочкой, кроме требований, специально оговоренных в настоящих Правилах.
Настоящая глава не распространяется на электрические воздушные линии, сооружение которых определяется специальными правилами, нормами и постановлениями (контактные сети электрифицированных железных дорог, трамвая, троллейбуса; ВЛ для электроснабжения сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ); ВЛ напряжением 6-35 кВ, смонтированные на опорах контактной сети и т.п.).
Кабельные вставки в ВЛ должны выполняться в соответствии с требованиями, приведенными в 2.5.124 и гл.2.3.
За начало и конец ВЛ (ВЛЗ) принимаются:
2.5.4. Состояние ВЛ в расчетах механической части:
2.5.6. По условиям воздействия ветра на ВЛ различают три типа местности:
Воздушная линия считается расположенной в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны ВЛ на расстоянии, равном тридцатикратной высоте опоры при высоте опор до 60 м и 2 км при большей высоте.
2.5.7. Большими переходами называются пересечения судоходных участков рек, каналов, озер и водохранилищ, на которых устанавливаются опоры высотой 50 м и более, а также пересечения ущелий, оврагов, водных пространств и других препятствий с пролетом пересечения более 700 м независимо от высоты опор ВЛ.
Общие требования
2.5.8. Все элементы ВЛ должны соответствовать государственным стандартам, строительным нормам и правилам Российской Федерации и настоящей главе Правил.
При проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации ВЛ должны соблюдаться требования «Правил охраны электрических сетей напряжением свыше 1000 В»* и действующих санитарно-эпидемиологических правил и нормативов.
Расчет строительных конструкций ВЛ (опор, фундаментов и оснований) производится по методу предельных состояний на расчетные нагрузки для двух групп предельных состояний (2.5.137) в соответствии с государственными стандартами и строительными нормами и правилами.
Применение других методов расчета в каждом отдельном случае должно быть обосновано в проекте.
2.5.10. Элементы ВЛ рассчитываются на сочетания нагрузок, действующих в нормальных, аварийных и монтажных режимах.
Сочетания климатических и других факторов в различных режимах работы ВЛ (наличие ветра, гололеда, значение температуры, количество оборванных проводов или тросов и пр.) определяются в соответствии с требованиями 2.5.71-2.5.74, 2.5.141, 2.5.144-2.5.147.
При расчете элементов ВЛ расчетные нагрузки могут дополнительно умножаться на коэффициент сочетаний.
Необходимость применения коэффициентов и их значения устанавливаются настоящими Правилами.
При отсутствии указаний о значениях коэффициентов они принимаются равными единице.
2.5.12. Нормативные значения нагрузок от веса оборудования, материалов, от тяжения проводов, грозозащитных тросов принимаются на основании государственных стандартов или в соответствии с указаниями настоящих Правил.
2.5.13. Основной характеристикой сопротивления материала элементов ВЛ являются:
разрывное усилие (для проводов и тросов), механическая (электромеханическая) разрушающая нагрузка (для изоляторов), механическая разрушающая нагрузка (для линейной арматуры), указанные в стандартах или технических условиях на эти изделия;
нормативные и расчетные сопротивления материала опор и фундаментов, устанавливаемые нормами проектирования строительных конструкций.
2.5.14. На ВЛ 110 кВ и выше длиной более 100 км для ограничения несимметрии токов и напряжений должен выполняться один полный цикл транспозиции.
Двухцепные ВЛ 110 кВ и выше рекомендуется выполнять с противоположным чередованием фаз цепей (смежные фазы разных цепей должны быть разноименными). Схемы транспозиции обеих цепей рекомендуется выполнять одинаковыми.
Допускаются увеличение длины нетранспонированной ВЛ, выполнение неполных циклов транспозиции, различные длины участков в цикле и увеличение числа циклов. Вносимая при этом данной ВЛ расчетная несимметрия по условиям обеспечения надежной работы релейной защиты не должна превышать 0,5% по напряжению и 2% по току обратной последовательности.
Шаг транспозиции по условию влияния на линии связи не нормируется.
Для ВЛ с горизонтальным расположением фаз рекомендуется упрощенная схема транспозиции (в месте транспозиции поочередно меняются местами только две смежные фазы).
2.5.15. На ВЛ с горизонтальным расположением фаз и двумя тросами, используемыми для высокочастотной связи, для снижения потерь от токов в тросах в нормальном режиме рекомендуется выполнять скрещивание (транспозицию) тросов. Количество скрещиваний должно выбираться из условий самопогасания дуги сопровождающего тока промышленной частоты при грозовых перекрытиях искровых промежутков на изоляторах тросов.
Схема скрещивания должна быть симметрична относительно каждого шага транспозиции фаз и точек заземления тросов, при этом крайние участки рекомендуется принимать равными половине длины остальных участков.
Устройство воздушных ЛЭП разного напряжения
Транспортировка электрической энергии на средние и дальние расстояния чаще всего производится по линиям электропередач, расположенным на открытом воздухе. Их конструкция всегда должна отвечать двум основным требованиям:
1. надежности передачи больших мощностей;
2. обеспечения безопасности для людей, животных и оборудования.
При эксплуатации под воздействием различных природных явлений, связанных с ураганными порывами ветра, наледью, выпадения инея линии электропередач периодически подвергаются повышенным механическим нагрузкам.
Для комплексного решения задач безопасной транспортировки электрических мощностей энергетикам приходится поднимать провода, находящиеся под напряжением на большую высоту, разносить их в пространстве, изолировать от строительных элементов и монтировать тоководами повышенных сечений на высокопрочных опорах.
Общее устройство и компоновка воздушной ЛЭП
Схематично любую линию передачи электроэнергии можно представить:
опорами, установленными в грунте;
проводами, по которым пропускается ток;
линейной арматурой, смонтированной на опорах;
изоляторами, закрепленными на арматуре и удерживающими ориентацию проводов в воздушном пространстве.
Дополнительно к элементам ВЛ необходимо отнести:
фундаменты для опор;
1. анкерными, предназначенными для выдерживания усилий натянутых проводов и оборудованных натяжными устройствами на арматуре;
2. промежуточными, используемыми для закрепления проводов через поддерживающие зажимы.
Расстояние по грунту между двумя анкерными опорами называется анкерным участком или пролетом, а у промежуточных опор между собой или с анкерной — промежуточным.
Когда воздушная ЛЭП проходит над водными преградами, инженерными сооружениями или другими ответственными объектами, то по концам такого участка устанавливают опоры с натяжными устройствами проводов, а расстояние между ними называют промежуточным анкерным пролетом.
Провода между опорами никогда не натягивают как струну — в прямую линию. Они всегда немного провисают, располагаясь в воздухе с учетом климатических условий. Но при этом обязательно учитывается безопасность их расстояния до наземных объектов:
проводов линий связи или других ВЛ;
промышленных и других объектов.
Провисание провода от натянутого состояния называют стрелой провеса. Она оценивается разными способами между опорами потому, что верхние части оных могут быть расположены на одном уровне или с превышениями.
Стрела провеса относительно самой высокой точки опоры всегда бывает больше, чем у нижней.
Габариты, протяженность и конструкция каждого типа воздушной ЛЭП зависят от типа тока (переменный или постоянный) транспортируемой по ней электрической энергии и величины ее напряжения, которое может быть менее 0,4 кВ или достигать 1150 кВ.
Устройство проводов воздушных линий
Поскольку электрический ток проходит только по замкнутому контуру, то питание потребителей выполняется минимум двумя проводниками. По такому принципу создаются простые воздушные ЛЭП однофазного переменного тока с напряжением 220 вольт. Более сложные электрические цепи передают энергию по трех или четырехпроводной схеме с глухо изолированным или заземленным нулем.
Диаметр и металл для провода подбираются под проектную нагрузку каждой линии. Самыми распространенными материалами являются алюминий и сталь. Они могут выполняться единой монолитной жилой для низковольтных схем или сплетаться из многопроволочных конструкций для высоковольтных ЛЭП.
Внутреннее межпроволочное пространство может заполняться нейтральной смазкой, повышающей стойкость к нагреву или быть без нее.
Многопроволочные конструкции из алюминиевых проводов, хорошо пропускающих ток, создаются со стальными сердечниками, которые предназначены для восприятия механических нагрузок натяжения, предотвращения обрывов.
ГОСТом дается классификация открытых проводов для воздушных ЛЭП и определена их маркировка: М, А, AC, ПСО, ПС, ACKC, АСКП, АСУ, ACO, АСУС. При этом однопроволочные провода обозначаются величиной диаметра. Например, сокращение ПСО-5 читается «провод стальной. выполненный одной жилой с диаметром 5мм». У многожильных проводов для ЛЭП используется другая маркировка, включающая обозначение двумя цифрами, записанными через дробь:
первая — общая площадь сечения алюминиевых жил в мм кв;
вторая — площадь сечения стальной вставки (мм кв).
Кроме открытых металлических проводников, в современных воздушных линиях все больше применяются провода:
защищенные экструдированным полимером, предохраняющим от возникновения КЗ при захлестывании фаз ветром или совершении набросов посторонних предметов с земли.
Воздушные линии с самонесущими СИП проводами постепенно вытесняют старые неизолированные конструкции. Они все чаще применяются во внутренних сетях, изготавливаются из медных или алюминиевых жил, покрытых резиной с защитным слоем из диэлектрических волокнистых материалов либо полихлорвиниловыми пластикатами без дополнительной внешней защиты.
Чтобы исключить появление коронного разряда большой протяженности провода ВЛ-330 кВ и высшего напряжения расщепляют на дополнительные потоки.
На ВЛ-330 два провода монтируют горизонтально, у линии 500 кВ их увеличивают до трех и размещают по вершинам равностороннего треугольника. Для ВЛ 750 и 1150 кВ применяют расщепление на 4, 5 или 8 потоков соответственно, расположенных по углам собственных равносторонних многоугольников.
Образование «короны» ведет не только к потерям электроэнергии, но и искажает форму синусоидального колебания. Поэтому с ней борются конструктивными методами.
Обычно опоры создаются для закрепления проводов одной электрической цепи. Но на параллельных участках двух линий может применяться одна общая опора, которая предназначена для их совместного монтажа. Такие конструкции называют двухцепными.
Материалом для изготовления опор могут служить:
1. профилированные уголки из различных сортов стали;
2. бревна строительной древесины, пропитанные составами от загнивания;
3. железобетонные конструкции с армированными прутьями.
Изготовленные из дерева конструкции опор являются самыми дешевыми, но они даже при хорошей пропитке и надлежащем обслуживании служат не более, чем 50÷60 лет.
По техническому исполнению опоры ВЛ выше 1 кВ отличаются от низковольтных своей сложностью и высотой крепления проводов.
Их изготавливают в виде вытянутых призм или конусов с широким основанием внизу.
Любая конструкция опоры рассчитывается на механическую прочность и устойчивость, обладает достаточным проектным запасом к действующим нагрузкам. Но следует учитывать, что при эксплуатации возможны нарушения различных ее элементов в результате коррозии, ударов, несоблюдения технологии монтажа.
Это приводит к ослаблению жесткости единой конструкции, деформациям, а иногда и падениям опор. Часто такие случаи происходят в те моменты, когда на опорах работают люди, выполняя демонтаж или натяжение проводов, создающие переменные осевые усилия.
По этой причине допуск бригады монтеров к работе на высоте с конструкции опор проводится после проверки их технического состояния с оценкой качества ее заглубленной части в грунте.
На воздушных ЛЭП для отделения токоведущих частей электрической схемы между собой и от механических элементов конструкции опор используют изделия из материалов, обладающие высокими диэлектрическими свойствами с удельным сопротивлением ÷ Ом∙м. Их называют изоляторами и изготавливают из:
Конструкции и габариты изоляторов зависят:
от величины приложенных к ним динамических и статических нагрузок;
значения действующего напряжения электроустановки;
Усложненная форма поверхности, работающая под воздействием различных атмосферных явлений, создает увеличенный путь для протекания возможного электрического разряда.
Изоляторы, устанавливаемые на воздушных линиях для крепления проводов, подразделяются на две группы:
Фарфоровые или керамические штыревые одиночные изоляторы нашли большее применение на ВЛ до 1 кВ, хотя работают на линиях до 35 кВ включительно. Но их используют при условии крепления проводов низких сечений, создающих небольшие тяговые усилия.
Гирлянды из подвесных фарфоровых изоляторов устанавливают на линиях от 35 кВ.
В состав комплекта единичного фарфорового подвесного изолятора входит диэлектрический корпус и шапка, выплавленная из ковкого чугуна. Обе эти детали скрепляются специальным стальным стержнем. Общее количество таких элементов в гирлянде определяется по:
величине напряжения ВЛ;
особенностям эксплуатации оборудования.
При увеличении напряжения линии количество изоляторов в гирлянде добавляется. Например, для ВЛ 35 кВ их достаточно установить 2 или 3, а на 110 кВ — уже потребуется 6÷7.
Эти конструкции обладают рядом преимуществ перед фарфоровыми:
отсутствием внутренних дефектов изоляционного материала, влияющих на образование токов утечек;
повышенной прочностью к усилиям скручивания;
прозрачностью конструкции, позволяющей визуально оценивать состояние и выполнять контроль угла поляризации светового потока;
отсутствием признаков старения;
меньшими нагрузками от собственного веса;
автоматизацией производства и плавки.
Недостатками стеклянных изоляторов являются:
слабая антивандалная устойчивость;
низкая прочность на действие ударных нагрузок;
возможность повреждений при транспортировке и монтаже от механических усилий.
Они обладают повышенной механической прочностью и уменьшенным до 90% весом по сравнению с керамическими и стеклянными аналогами. К дополнительным преимуществам относятся:
бо́льшая стойкость к загрязнениям из атмосферы, которая, однако, не исключает необходимость периодической очистки их поверхности;
хорошая восприимчивость перенапряжений;
Долговечность полимерных материалов тоже зависит от условий эксплуатации. В воздушной среде с повышенными загрязнениями от промышленных предприятий у полимеров могут проявиться явления «хрупкого излома», заключающиеся в постепенном изменении свойств внутренней структуры под воздействием химических реакций от загрязняющих веществ и атмосферной влаги, протекающих в комплексе с электрическими процессами.
При расстреле вандалами изоляторов из полимера дробью или пулями обычно не происходит полного разрушения материала, как у стекла. Чаще всего дробинка или пуля пролетает навылет или застревает в корпусе юбки. Но диэлектрические свойства при этом все равно занижаются и поврежденные элементы в гирлянде требуют замены.
Поэтому подобное оборудование необходимо периодически осматривать методами визуального контроля. А выявить подобные повреждения без оптических приборов практически невозможно.
Арматура воздушных линий
Для крепления изоляторов на опоре ВЛ, сборки их в гирлянды и монтажа к ним токонесущих проводов выпускаются специальные крепежные элементы, которые принято называть арматурой линии.
По выполняемым задачам арматуру классифицируют на следующие группы:
сцепную, предназначенную для соединения подвесных элементов различными способами;
натяжную, служащую для крепления натяжных зажимов к проводам и гирляндам анкерных опор;
поддерживающую, выполняющую удержание креплений проводов, шлейфов и узлов монтажа экранов;
защитную, предназначенную для сохранения работоспособности оборудования ВЛ при воздействии на нее атмосферных разрядов и механических колебаний;
соединительную, состоящую из овальных соединителей и термитных патронов;
установки штыревых изоляторов;
монтажа СИП проводов.
Каждая из перечисленных групп имеет широкий ассортимент деталей и требует более пристального изучения. Например, в состав только защитной арматуры входят:
Защитные рога создают искровой промежуток, отводят появляющуюся электрическую дугу при возникновении перекрытия изоляции и таким способом защищают оборудование ВЛ.
Кольца и экраны отводят дугу от поверхности изолятора, улучшают распределение напряжения по всей площади гирлянды.
Разрядники защищают оборудование от волн перенапряжения, возникающих при ударе молний. Они могут применяться на основе трубчатых конструкций из винипластовых или фибробакелитовых трубок с электродами либо быть изготовлены вентильными элементами.
Гасители вибраций работают на тросах и проводах, предотвращают повреждения от усталостных напряжений, создаваемых вибрациями и колебаниями.
Заземляющие устройства воздушных линий
Необходимость повторного заземления опор ВЛ вызвана требованиями безопасной работы при возникновении аварийных режимов и грозовых перенапряжениях. Сопротивление контура заземляющего устройства не должно превышать 30 Ом.
У металлических опор все крепежные элементы и арматура должны присоединяться к PEN проводнику, а у железобетонных объединенный ноль связывает собой все подкосы и арматуру стоек.
На опорах из дерева, металла и железобетона штыри и крюки при монтаже СИП с несущим изолированным проводником не заземляют, за исключением случаев необходимости выполнения повторных заземлений для защит от перенапряжений.
Крюки и штыри, смонтированные на опоре, соединяют с контуром заземления сваркой, используя стальную проволоку или прут не тоньше 6 мм по диаметру с обязательным наличием антикоррозионного покрытия.
На железобетонных опорах для заземляющего спуска применяют металлическую арматуру. Все контактные соединения заземляющих проводников сваривают или зажимают в специальном болтовом креплении.
Опоры воздушных линий электропередач с напряжением 330 кВ и выше не заземляют из-за сложности реализации технических решений для обеспечения безопасной величины напряжений прикосновения и шага. Защитные функции заземления в этом случае возложены на быстродействующие защиты линии.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
