Электромонтер буровых установок - Воздушные и кабельные линии электропередач

§ 2. ВОЗДУШНЫЕ И КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Воздушные линии

Воздушной линией (ВЛ) называется устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам инженерных сооружений. Воздушные линии состоят из трех основных элементов: проводов, изоляторов и опор.
Провода должны иметь хорошую электрическую проводимость, достаточную механическую прочность и хорошо противостоять воздействию атмосферных явлений (ветру, дождю, гололеду, изменению температуры). Провода должны быть стойкими к химическим примесям, находящимся в окружающем воздухе. Для ВЛ применяются алюминиевые, сталеалюминиевые и стальные провода. Сечение проводов ВЛ 6—10 кВ по механической прочности не должны быть ниже 25 мм² при алюминиевых проводах, 16 мм² — при сталеалюминиевых, 25 мм² — при стальных многопроволочных и 4—5 мм² при оцинкованных стальных однопроволочных.
Изоляторы служат для крепления проводов и изоляции их от опор. Они воспринимают всю механическую нагрузку от массы проводов, гололеда и действия ветра. Изоляторы делятся на штыревые и подвесные.
Штыревые изоляторы применяются в линиях напряжением до 35 кВ. Форма и конструкция изоляторов определяются в основном величиной рабочего напряжения. Чтобы при эксплуатации не происходило поверхностного разряда даже в случае запыления или смачивания изоляторов, последние на корпусе имеют выступающие части, которые увеличивают поверхностное сопротивление. Штыревые изоляторы закрепляются на крюках или штырях на пеньке, покрытой разведенным на олифе суриком. Крюки ввинчивают в стойку, а штыри устанавливают в траверсах и закрепляют гайками и контргайками.
При установке подвесных изоляторов применяется специальная арматура. Число подвесных изоляторов в гирлянде зависит от номинального напряжения ВЛ, типа устанавливаемых опор и величины испытываемой механической нагрузки.  

Для промежуточных опор ВЛ напряжением 35 кВ в поддерживающей гирлянде должно быть три изолятора, а в натяжной гирлянде анкерных опор—четыре. На ВЛ 110 кВ должно быть соответственно по семь и девять изоляторов.
Опоры — приспособления, поддерживающие провод на определенном расстоянии от земли и друг от друга. В зависимости от материала, из которого изготовлены опоры, они делятся на металлические, деревянные и железобетонные, а в зависимости от назначения — на промежуточные, анкерные, концевые и угловые.
Промежуточные опоры служат для поддержания провода на прямых участках ВЛ. Эти опоры не должны воспринимать при нормальных условиях работы усилий, направленных вдоль воздушных линий. Наиболее часто применяются промежуточные опоры типа «свеча» и с траверсой.
Анкерные опоры устанавливаются для жесткого крепления проводов в определенных точках линии. Эти опоры воспринимают при нормальных условиях работы усилия от разности натяжения по проводам, направленным вдоль воздушной линии. Форма этих опор А- или П-образная. Они устанавливаются через 15—20 пролетов линий высокого напряжения. Сложные анкерные опоры иногда заменяются на простые одностоечные с оттяжкой.
Угловые опоры ставят в точках поворота линии. Эти опоры должны воспринимать при нормальных условиях работы слагающую тяжения проводов по биссектрисе внутреннего угла ВЛ. В качестве угловых опор применяют опоры с подкосом или оттяжкой.
Концевые опоры являются разновидностью анкерных. Их устанавливают в начале и в конце линии. На них действует односторонняя нагрузка.
На рис. 67 приведены схемы опор ВЛ высокого напряжения.
Опоры ВЛ 6—10 кВ могут быть неразрезные, когда нижний конец устанавливается непосредственно в грунт, и разрезные, когда к нижнему концу крепится пасынок. Пасынки позволяют не только увеличивать высоту опор, но и сравнительно быстро менять их. Пасынки бывают деревянные, железобетонные и металлические.
По количеству цепей, подвешиваемых на опорах, опоры могут быть одноцепными (три провода) и двухцепными (шесть проводов). Высота опоры зависит от расположения на ней Проводов (горизонтальное, треугольником, вертикальное, рис. 67, г), а также наименьшего, допускаемого по нормам расстояния провода от земли, от наличия пересечений с другими линиями, дорогами, водными препятствиями, величины стрелы провеса проводов и других факторов.

Рис. 67. Конструктивные схемы опор линий электропередачи;
а — опоры деревянные 6—10 кВ из цельных стоек: 1 — промежуточная; 2 — анкерная; 3 — угловая промежуточная; 4 — угловая анкерная; б — опоры 6—10 кВ деревянные с приставками: 1 — промежуточная; 2 — анкерная; 3 — угловая промежуточная; 4 — угловая анкерная; в — опоры 6—10 кВ железобетонные: 1 — промежуточная; 2 — анкерная; 3 — угловая промежуточная; 4 — угловая анкерная; г — опоры 35—110 кВ: 1 —  промежуточная железобетонная одноцепная; 2 — промежуточная железобетонная двухцепная; 3 — металлическая двухцепная

Таблица 15

 Опоры из железобетона и металла ВЛ 35 кВ и выше устанавливаются на специальных фундаментах.
При прохождении ВЛ на различных участках территории должны быть выдержаны как вертикальные, так и горизонтальные расстояния от поверхности земли, от различных зданий и сооружений. Горизонтальное расстояние от крайних проводов ВЛ при наибольшем их отклонении до ближайших выступающих частей сооружения должно быть не менее: для ВЛ до 20 кВ (включительно)— 2 м, 35—110 кВ (включительно) — 4 м. Минимальные вертикальные расстояния от проводов до поверхности земли или воды при максимальной стреле провеса приведены в табл. 15.
На линиях, на которых наблюдается вибрация проводов, подвешивают гасители вибрации, представляющие собой два полых цилиндрических груза, соединенных между собой стальным тросом. Гасители вибрации прикрепляют к проводу на расстоянии 0,5—1 м от зажимов. Колебания провода затухают вследствие движения грузов гасителя вибрации и трения проволок горизонтального стального тросика, на котором укреплены грузы.
Для соединения проводов при монтаже и эксплуатации применяются соединители. Провода и тросы в соединителях закрепляют обжатием или закручиванием на них трубок овального сечения. Для защиты ВЛ от атмосферных перенапряжений применяется трос, который подвешивается над проводами ВЛ на специальной тросостойке. В качестве троса используется стальной многопроволочный канат.

На ВЛ должны проводиться как минимум следующие профилактические испытания и проверки.

1. Определение степени загнивания деревянных опор, в том числе: приставки и траверсы — один раз в год, начиная с четвертого года после сооружения линии, для древесины, консервированной местным способом, и с шестого года — для древесины, консервированной заводским способом; стойки — один раз в год, начиная с восьмого года после сооружения линии, для древесины, консервированной местным способом, и двенадцатого года — для древесины, консервированной заводским способом.
2. Проверка состояния изоляторов: натяжных гирлянд линий всех напряжений и поддерживающих гирлянд линий напряжением до 35 кВ включительно — один раз в 2 года; поддерживающих гирлянд линий напряжением выше 35 кВ — один раз в 4 года; после включения линии должна быть произведена сплошная проверка изоляторов во всех натяжных и поддерживающих гирляндах. Изоляторы подвесного типа проверяют под напряжением при помощи штанги для контроля изоляторов.

Гирлянды изоляторов, не поддающиеся проверке штангой, и штыревые изоляторы на ВЛ напряжением до 35 кВ, кроме ежегодного осмотра, рекомендуется перед включением линии в работу и в дальнейшем периодически (один раз в 4—5 лет) проверять повышенным напряжением от испытательного трансформатора (либо кенотронного аппарата) или при помощи мегомметра на 2500 В. Отбраковке подлежат изоляторы, которые: при проверке испытательной штангой несут напряжение менее 50 % от нормального, приходящегося на данный элемент гирлянды; при проверке повышенным напряжением (50 кВ) не выдерживают его; при проверке мегомметром на 2500 В показывают сопротивление сухого изолятора менее 500 МОм.

1. Проверка габаритных размеров — один раз в 5 лет.
2. Измерение сопротивления заземлений опор и тросов — один раз в 5 лет.

Кабельные линии

Кабельной линией (КЛ) называется линия для передачи электроэнергии или отдельных импульсов, состоящая из одного или нескольких кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.
В нефтяной промышленности применяют кабели напряжением до 10 кВ.
Для электроснабжения буровых установок КЛ прокладывают в тех случаях, когда использование ВЛ невозможно по условиям стесненности территории. КЛ дороже ВЛ при передаче одной и той же мощности. Недостатком КЛ является также трудность обнаружения и ликвидации повреждения. К преимуществам КЛ следует отнести: недоступность для посторонних лиц, защищенность от грозовых поражений и воздействия окружающей среды.

Как правило, КЛ на территории нефтепромысла прокладывается в траншее на глубине 0,7 м от поверхности земли с защитой от механических повреждений кирпичом или плитами.
Номенклатура кабелей, выпускаемых нашей электропромышленностью и за рубежом, очень широка.
Практически все кабели имеют примерно одинаковую конструктивную схему: токопроводящая жила, электрическая изоляция, герметическая оболочка, предотвращающая попадание влаги и воздуха в электрическую изоляцию кабеля, защитные покровы кабеля от механических повреждений и химических воздействий.
В зависимости от материала токопроводящих жил и оболочки, способа изоляции, наличия брони и наружного покрова и других характерных признаков кабели имеют ту или иную буквенную маркировку: С — свинцовый; Б — бронированный; Р— голый (без наружного покрова); А — алюминиевый; В — винилитовый; Ц — церезиновый (с нестекающей изоляционной массой) и т. д.
В нефтяной промышленности широкое распространение получили кабели с бумажной изоляцией в алюминиевой оболочке, пластмассовые кабели марок ААБ, ААГ, АВБ, АВВБ, АВГ и др.
Выбор типа кабеля зависит от условий его прокладки и эксплуатации (в земле, канале, химическая активность грунта, водные препятствия и т. п.).

Рис. 68. Разделка кабелей:
а — соединительная муфта: 1 — свинцовая муфта; 2 — защитная оболочка; 3 — изолированные жилы кабеля; 4 — бандаж из бумажной ленты; 5 — обмотка из пряжи; 6 —  отверстия для выхода влаги; б — оконцевание кабелей: 1 — броня кабеля; 2 — заземляющий провод; 3 — проволочные бандажи; 4 — поясная изоляция; 5 — полихлорвиниловый провод; 6 — лак-паста; 7 — бандажи из ленты или шпагата

Для соединений кабеля по трассе применяют специальные муфты (чугунные, эпоксидные, свинцовые). На рис. 68, а показана конструкция свинцовой муфты, используемой для кабелей 10 кВ. Оконцевание кабелей производится в специальных концевых заделках (рис. 68, б).
Эксплуатация кабелей на территории нефтепромыслов представляет собой довольно сложную и ответственную операцию. Статистика показывает, что преобладающая часть аварийного выхода кабеля из строя вызвана механическими повреждениями кабелей, что указывает на нарушение правил укрытия их при прокладке и недостаточную охрану. Большое число аварий происходит из-за повреждений кабелей тракторами при транспортировке грузов по территории промыслов, особенно в ненастную погоду. Немалое число пробоев кабеля объясняется дефектами монтажа и несовершенной конструкцией муфт.
Наиболее распространенным способом выявления открытых дефектов в кабелях и кабельных разделках являются испытания кабельных линий выпрямленным током повышенного напряжения. Следует иметь в виду, что при таких испытаниях выявляются не все дефекты, вследствие чего пробой кабеля во время работы может все-таки произойти. Кабели, находящиеся в эксплуатации, испытываются выпрямленным током напряжением 30 кВ, а вновь прокладываемые — 36 кВ. Опытные данные показывают, что пробои при испытаниях повышенным напряжением бывают в следующих соотношениях: при повышении напряжения — до 65 % случаев; на первой минуте испытаний — до 25 % случаев; на второй — до 5 % случаев; на третьей — до 3 % случаев; на четвертой — до 2 % случаев.
В настоящее время для определения мест повреждения на кабельных линиях применяют аппараты, основанные на импульсном методе измерения. К таким аппаратам относятся приборы типа ИКЛ-4 и АИП-3.
Испытания кабельных линий рекомендуется проводить в следующие сроки: питательных — 2 раза в год, распределительных — 1 раз в год.
Исследования вышедших из строя кабелей, соединительных муфт, концевых воронок и мачтовых муфт показывают, что аварии в кабельных линиях происходят, как правило, в местах с ослабленной изоляцией. Соединительные кабельные муфты выходят из строя из-за образования трещин в свинцовой оболочке, старения кабельной массы, вытекания массы из муфт и недоброкачественного монтажа муфт. Образование трещин в местах пайки обычно является следствием неправильного составления припоя ремонтным персоналом. Разрыв муфт по продольному шву происходит из-за расширения кабельной массы при нагреве кабеля.
Силовые кабели пробиваются в результате повреждения свинцовых оболочек коррозией, старения изоляции, механических вмятин или крутых изгибов, допущенных при прокладке, повреждений при раскопках и возможных заводских дефектов.

При прокладке кабелей необходимо соблюдать следующие радиусы кривой изгиба по отношению к их наружным диаметрам:
Силовые кабели с бумажной изоляцией бронированные и небронированные многожильные освинцованные .  ...             15
Силовые и контрольные кабели в пластмассовой оболочке ...                       10
Силовые и контрольные кабели в алюминиевой оболочке с бумажной изоляцией        20