Глава двенадцатая
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ, ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
- 1. ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ВЛ)
Общие положения
Воздушные линии (ВЛ) выполняются в виде ряда опор, вертикально устанавливаемых в грунте, с подвешенными к ним неизолированными (голыми) проводами. Для изоляции проводов от опор служат фарфоровые или стеклянные изоляторы.
ВЛ различаются между собой по ряду признаков.
- По напряжению. В гидромеханизации используются ВЛ напряжением 380/220 В; 6, 35 и 110 кВ. В зависимости от напряжения определяются габариты опор (обусловливающие расстояние проводов до земли или поверхности водоемов, до проводов связи и других электрических линий, габариты пересечения транспортных путей, расстояния между проводами разных фаз, тип изоляторов и пр.)1.
- По числу цепей, подвешенных к опорам. В сетях электроснабжения гидромеханизации работают одно- и двухцепные линии напряжением 6 кВ.
Рис. 12-1. Схема участка воздушной линии электропередачи (ВЛ).
В первом случае к опорам подвешиваются три провода; во втором — шесть. Двухцепная сеть представляет собой совокупность двух линий, подвешенных к общему ряду опор.
- По числу проводов в одной фазе. ВЛ выполняются с одним проводом на фазу и фазами, расщепленными на два или три провода.
ВЛ в общем случае сооружаются по единому принципу. Трасса линии по длине делится на ряд прямолинейных участков, по концам которых устанавливаются опоры с арматурой и изоляторами, воспринимающие продольное тяжение проводов, подвешенных между ними. Провода линии натягиваются между этими опорами, носящими наименование анкерных.
1 Перечисленные характеристики ВЛ нормируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).
Расстояние между анкерными опорами называется анкерным пролетом. Между анкерными опорами в одну линию устанавливаются опоры, назначение которых — поддерживать провода в пределах анкерного пролета; такие опоры называются промежуточными (рис. 12-1).
Промежуточные опоры не должны испытывать никаких усилий в горизонтальной плоскости, направленных перпендикулярно к оси линии, кроме ветровых нагрузок. В местах изменения направления линий устанавливаются угловые или анкерно-угловые опоры.
Для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений применяют стальные тросы, прокладываемые по опорам выше проводов. Трос должен быть заземлен. Конкретные указания по защите ВЛ тросами содержатся в ПУЭ.
Линии электропередачи состоят из следующих главных составных элементов; опор, проводов, изоляторов и арматуры.
Опоры
Опоры делятся на деревянные, железобетонные и металлические. В электроснабжении строительства и гидромеханизации, а также в любых сетях временного электроснабжения чаще других применяются деревянные опоры. Железобетонные и металлические опоры в этих условиях применяются только для специальных целей (конечные, анкерноугловые— в условиях сложного профиля линии; опоры повышенного габарита — для переходов через реки и пр.).
Опоры ВЛ должны выдерживать сложные механические нагрузки. На практике к расчету опор прибегают в особых случаях; обычно же их выбирают из сортамента типовых, соответствующих расчетному сечению и необходимой высоте подвеса проводов, назначению (анкерные, промежуточные и т. д.), а также напряжению линии.
Деревянные опоры применяются при сооружении временных ВЛ напряжением до 1000 В, а также для ВЛ напряжением 6, 35 и 110 кВ (рис. 12-2).
Все детали опор имеют свои наименования: 1—стойка, 2 — траверса, 3 — пасынок, 4 — раскосы,
5 — распорки, 6 — ригели, 7 — подграверсный брус. Назначение деталей видно из рисунка (ригели служат для создания более прочной связи стоек опоры с грунтом).
Материалом деревянных опор служит сосна или лиственница. Детали опор соединяются между собой болтами.
Исключение составляет сращивание стоек с пасынками. Связь этих деталей не должна быть жесткой, она выполняется бандажами из мягкой стальной проволоки диаметром 5—6 мм.
Основной недостаток деревянных опор — их, подверженность гниению; в особенности это относится к пасынкам. Для защиты древесины от гниения ее пропитывают антисептиками. Распространенным противогнилостным средством является креозотовое масло. Пропитка древесины производится в заводских условиях. Материал пасынков подвергается более интенсивной и глубокой пропитке по сравнению с другими элементами опор. Для удлинения срока службы деревянных опор применяют железобетонные пасынки, не подвергающиеся гниению и не требующие периодической замены.
Максимальное сечение провода для линий на деревянных опорах — 185 мм2.
Железобетонные опоры выполняются для линий напряжением до 500 кВ. Из железобетона изготовляют промежуточные и угловые опоры; последние выполняются с тросовыми оттяжками. Расход металла для железобетонных опор, по сравнению о металлическими, более чем в два раза ниже.
Железобетонные опоры имеют кольцеобразное сечение, они изготовляются в особых формах путем центрифугирования на специализированных заводах. Траверсы для железобетонных опор выполняются из профильной стали. Опоры перевозят на большегрузных прицепах — трайлерах и устанавливают при помощи кранов.
Металлические опоры применяются на сложных трассах линий, для перехода через реки и водоемы, в сложных узлах разветвлений ВЛ и в качестве анкерных с большой нагрузкой.
Транспортирование металлических опор в крупных блоках сложно, поэтому сборку опор обычно выполняют непосредственно на трассе.
Металлические опоры подвержены коррозии. Для защиты от коррозии их необходимо окрашивать; окраску периодически восстанавливают.
Провод
Основные требования, предъявляемые к проводам, — высокая проводимость и достаточная механическая прочность.
Для сооружения ВЛ применяют алюминиевые и сталеалюминиевые провода (ранее для особых случаев применялись медные, бронзовые и сталебронзовые неизолированные провода).
Провода представляют собой витую многопроволочную конструкцию с различным направлением повива смежных слоев. Сталеалюминиевые провода образованы сердечником из стальных проволок, поверх которого навиты слои алюминиевых проволок.
Линии общего назначения выполняются алюминиевыми или сталеалюминиевыми проводами. Марка алюминиевого провода — А; сталеалюминиевых проводов — АСО (облегченный), АС (нормальный) и АСУ (усиленный). Для переходов большой длины применяется провод марки АСУС — сталеалюминиевый, усиленный специальный.
Соотношение сечений алюминия и стали для сталеалюминиевых проводов составляет: для АСО — 7,6—8,2; для АС — 5,2—6 и для АСУ-4,1—4.
Для линий электроснабжения гидромеханизации напряжением до 6 кВ применяется только провод марки А. Провод АС используется для линий напряжением 35, 110 кВ и выше.
По общим условиям механической, прочности для линий электроснабжения напряжением от 6 кВ и выше в ненаселенной местности допускается применение многопроволочных алюминиевых проводов от 25 мм2 и выше, а для сталеалюминиевых от 16 мм2. В условиях населенной местности и при пересечении линиями инженерных сооружений минимальное допустимое сечение алюминиевых проводов повышается до 35 мм2.
Изоляторы и арматура
Изоляторы, применяемые для подвешивания проводов к опорам, помимо диэлектрических свойств характеризуются также механической прочностью, поскольку они несут нагрузку, обусловленную тяжением проводов.
Изоляторы, используемые на ВЛ, подразделяются на штыревые иподвесные.
Рис. 12-3. Изоляторы для воздушных линии.
а — штыревые изоляторы для ВЛ 6 (10) и 35 кВ; б — подвесной изолятор; в — гирлянда изоляторов с арматурой.
Линейные штыревые изоляторы (рис. 12-3,а) служат для крепления и изоляции проводов ВЛ напряжением до 35 кВ включительно. Такие изоляторы выпускаются заводом в неармированном виде, т. е. без металлической арматуры (штырей и крюков), с помощью которой изоляторы крепятся к опоре.
Изоляторы насаживаются на штыри или крюки, концы которых обмотаны паклей, пропитанной суриком. Крюки с изоляторами ввинчиваются в тело деревянных опор; штыри устанавливаются на деревянных или металлических траверсах опоры. Крепление провода к изолятору осуществляется привязкой проводов к шейке или головке изолятора мягкой проволокой.
Для ВЛ напряжением 6 и 10 кВ применяют изоляторы типа ШС-6 и ШС-10 соответственно; они различаются размерами и по напряжению пробоя; по механической прочности они одинаковы.
Подвесные изоляторы (рис. 12-3,б) применяются на линиях всех напряжений выше 1000 В. Для изоляции провода от опоры на ВЛ до 10 кВ используется один изолятор. Для ВЛ напряжением выше 10 кВ устанавливают несколько изоляторов, соединенных в цепочку (гирлянду) (рис. 12-3,в). Так, подвесная гирлянда изоляторов типа ПФ-6 (или ПС-6) на ВЛ напряжением 35 кВ содержит три, а 110 кВ — семь изоляторов1.
Для натяжных гирлянд линий до 110 кВ количество изоляторов в гирлянде увеличивается на один. В пролетах с большим тяжением провода применяют две или три гирлянды, соединяемые параллельно; тогда механическая нагрузка распределяется между ними. Подвесные изоляторы выпускаются заводами в армированном виде. Арматура изолятора состоит из чугунной шапки и стального стержня, связываемых с телом изолятора высокопрочным цементом. В шапке изолятора имеется гнездо, свободный конец стержня выполнен в виде круглой головки. При сборке изоляторов в гирлянду головку стержня заводят в гнездо шапки сопрягаемого изолятора.
Наиболее часто применяемые типы подвесных изоляторов: ПФ-6; ПС-6; ПФ-12; ПС-12. Цифра в обозначении типа означает нагрузку в тоннах-силы при испытании изоляторов на заводе.
Крепление проводов к изоляторам, подвесных изоляторов и гирлянд к опорам и сращивание проводов осуществляются с помощью линейной арматуры. Арматура подразделяется по наименованиям и типам, соответствующим ее назначению, сечению проводов, механической нагрузке и исполнению.
Некоторые виды линейной арматуры условно показаны на рис. 12-3,s. Гирлянда изоляторов посредством скобы 1 и серьги 2 укрепляется на опоре ВЛ. Провод прикрепляется к изолятору 3 при помощи ушка 4 и скобы 5. Зажим 6 служит для соединения линейного провода со шлейфом (см. рис. 12-1). На проводе установлен гаситель вибрации 7, возникающей от воздействия ветра на линию. Для сдвоенных (или строенных) гирлянд применяют балансирующие коромысла, служащие для равномерного распределения натяжения между гирляндами (на рисунке не показано).
