Энергетика Казахстана - Провода и тросы

Основными металлами, используемыми для изготовления проводов линий электропередачи, является алюминий и сталь. При этом в ряде случаев оказывается целесообразным использовать сочетание хорошей электрической проводимости алюминия и высокой механической прочности стали, изготовляя сталеалюминиевые провода, свитые из стальных и алюминиевых проволок. Такие провода называются комбинированными, многопроволочными. Скрученные из нескольких проволок они обладают большой гибкостью; такие провода могут быть выполнены любого необходимого сечения. Диаметры отдельных проволок и их количество подбирается так, чтобы сумма поперечных отдельных проволок дала требуемое общее сечение провода.
При своих высоких качествах - хорошей проводимости, большой механической прочности и коррозионной стойкости - медь, как материал для проводов воздушных линий является дорогим и дефицитным материалом. Поэтому в настоящее время медные провода, как правило, не применяются на воздушных линиях как у нас, так и за рубежом.
В свое время были разработаны провода для воздушных линий электропередачи из алюминиевых сплавов типа АЖ и АН, которые по электрическим характеристикам лишь немногим отличаются от алюминия, а по механической прочности значительно превосходят его (в 2 раза). Несмотря на эти благоприятные характеристики, опыт применения проводов из алюминиевых сплавов на отечественных линиях оказался неудачным:          провода разрушались от вибрации. Поэтому в настоящее время такие

провода не применяются.
Механические напряжения               (кг/мм2), где
Т - тяжение в кг,
S - сечение в мм2 в проводах и тросах при воздействии наибольших нагрузках должны быть определены с известным запасом. Правила устройств электроустановок устанавливают этот запас в процентах от предела прочности проводов и тросов при растяжении, которые нормируются в свою очередь ГОСТом.
Для наиболее распространенных на ВЛ сталеалюминиевых проводов допустимое напряжение составляет 45% при наибольшей нагрузки и 30% при среднегодовой температуре. Для стальных тросов допустимые напряжения соответственно составляют 50 и 35%.
На воздушных линиях электропередачи в Казахстане подвешиваются исключительно сталеалюминиевые провода типа АС. Конструкции сталеалюминиевых проводов позволяют рационально распределять нагрузки: механические нагрузки воспринимает стальной сердечник, а алюминиевая часть - электрические нагрузки.
Возможность при одном и том же сечении алюминиевой части варьировать сечением стального сердечника дает возможность в зависимости от климатических условий, длин пролетов и пр. получить оптимальную конструкцию фазы для всех линий электропередачи со 110 кВ до 1150 кВ включительно.
Характеристики основных используемых проводов на воздушных линиях электропередачи 110 - 1150 кВ по ГОСТ 839-80 представлены в таблице 3.5.3.
При прохождении воздушных линий электропередачи вблизи морского побережья (Каспийское море), соленых озер, солончаков, такыров и пухляков, что особенно характерно для Западного Казахстана в районах нефтедобычи на полуострове Мангышлак, Бузачи, месторождения Тенгиз и др., где возможны пылевые уносы на линиях применяются провода с повышенной защищенностью от коррозии типа АСКС, АСКиАСКП.
Количество проводов в фазе принято для ВЛ 110 - 220 кВ - один провод в фазе. Для ВЛ 500 и 1150 кВ по условию ограничения короны применяются провода, расщепленные на 3 - для ВЛ 500 и 8 - для ВЛ 1150 кВ составляющих. В качестве составляющих расщепленного провода используются провода марки АС.
Выбор сечения фазы линий электропередачи 500 кВ производится в соответствии с "Методическими указаниями к технико - экономическим расчетам при выборе схем и параметров электрических сетей 35 кВ и выше", разработанных институтом "Энергосетьпроект". При этом используется нормированная экономическая плотность ток Jtk, которая принимается для Казахстана при продолжительности использования максимума нагрузки, часов в год в интервалах:
1000 - 3000 часов                                               1,5А/мм2
3000 - 5000 часов                                               1,4 А/мм2
более 5000 часов                                                1,3 А/мм2
Сечение фазы линии определяется:

I - базисный ток, определяемый по максимальной нагрузке 5-го года эксплуатации. А;
di - поправочный коэффициент, учитывающий изменение максимальной токовой нагрузки по годам за рассматриваемый период.

Таблица 3.5.1
Характеристики и расчетные данные
типовых железобетонных опор, применяемых на напряжении 110 кВ и выше в массовом порядке

Шифр опор	Тип стойки	Объем ж/б м*	Масса м/к кг	Район по гололеду	Марка провода	Марка тросов	Общая высота опоры м	Высота подвески нижнего провода м
ПБ 110-11	СК 22.1-1.0	1,917	206	1-2	АС 70/11 - АС 150/24	ТК 9,1	19,6	14,5
ПБ 110-13	СК 22.1-2.0	1,917	208	1-2	АС 185/29 -АС 240/32	ТК 9,1	19,6	14,5
ПБ 110-15	СК 22.1-2.0	1,917	247	3-4	АС 70/11-АС 240/32	ТК 9,1	19,6	14,5
ПСБ 110-1	СК 26.1-6.0	2 520	301	1-4	АС 70/11-АС 240/32	ТК 9,1	22,7	18,5
ПБ 110-12	СК 22.1-2.0	1,917	505	1-2	АС 70/11-АС 120/19	ТК 9,1	19,6	13,5
ПБ 110-16	СК 22.1-1.0	1,917	507	3-4	АС 70/11-АС 120/19	ТК 9,1	19,6	11,5
ПБ 110-4	СК 26.1-1.0	2,520	422	1-2	АС 185/29-АС 240/32	ТК 9,1	22,7	13,5
УБ 110-11	СК 22.3-1.0	2,220	1539	1-4	АС 95/16-АС 240/32	ТК 9,1	19,6	12,5
ПБ 220-1	СК 26.1-6.0	2,520	452	1-4	АС 300/39-АС 400/51	ТК 11,0	22,7	16,0
ПБ 220-3	СК 26.1-3.0	2,520	577	1-2	АС 300/39-АС 400/51	ТК 11,0	22,7	17,5
ПСБ 220-1	СК 22.1-2.0	3,834	429	1-4	АС 300/39-АС 400/51	ТК 11,0	19,6	17,5
У Б 220-1	СК 26.1-6.0	5,040	1825	1-4	АС 300/39-АС 400/51	ТК 11,0	22,7	14,5
У Б 220-1	СК 26.1-4.0	2,560	1807	1-4	АС 300/39-АС 400/51	ТК 11,0	22,7	14,5
ПБ 220-4	СК 26.1-2.0	5,040	933	1-2	АС 300/39-АС 400/51	ТК 11,0	22,7	16,0
ПБ 500-5Н	СК 26.2-1.0	5,040	2458	2-3	ЗхАС 330/43-3 АС 400/51	АС 70/72	27,5	23,0
ПБ 500-7Н	СК 26.2-1.0	5,040	2266	4	3 АС 330/43-3 АС 400/51	АС 70/72	26,0	21,5

Характеристики и расчетные данные
Таблица 3.5.2

типовых стальных опор, применяемых на напряжении 110 кВ и выше в массовом порядке

Таблица 3.5.3
Сталеалюминиевые провода марок АС, АСКП, АСК, АСКС из ГОСТ 839-80*

Номинальное сечение алюм/ сталь ММ2	Сечение мм2	Диаметр провода мм	Электрическое сопротивление постоянному току Ом/км	Токовая нагрузка А	Разрывное усилие для проводов из проволоки АТп кГс	Масса провода кГ/км	Строи тельная длина м
70/72	140,6	15,4	0,420	-	9462	755	4000
95/16	111,3	13,6	0,299	330	3276	384	1500
120/19	136,8	15,2	0,295	380	4182	471	1500
120/27	142,6	15,5	0,249	375	5117	528	2000
150/19	166,8	16,8	0,195	450	4722	554	2000
150/24	173,2	17,1	0,194	445	5331	600	2000
185/24	211,2	18,9	0,154	505	5922	705	2000
185/29	210,0	18,8	0,159	510	6353	728	2000
185/43	288,1	22,4	0,120	610	10019	1106	2000
240/32	275,7	21,6	0,118	605	7653	921	2000
240/39	274,6	21,6	0,122	610	8249	952	2000
240/56	297,3	22,4	0,120	610	10019	1106	2000
300/39	339,6	25,2	0,087	-	10575	1255	2000
300/48	342,8	24,1	0,098	690	10116	1186	2000
300/66	353,8	24,5	0,071	705	12479	1313	2000
330/27	351,6	24,4	0,089	-	9087	1106	2000
330/43	375,1	25,2	0,087	-	10575	1255	2000
400/22	416,0	26,6	0,073	-	9087	1261	1500
400/51	445,1	27,5	0,073	825	12166	1490	1500
400/64	453,5	27,7	0,074	835	13173	1572	1500
400/93	499,2	29,1	0,071	850	17173	1851	1500
500/27	507,6	29,4	0,060	-	11570	1537	1500

Примечание. В таблице приведены данные сталеалюминиевых проводов, наиболее часто подвешиваемых на ВЛ 110 кВ и выше.

Потери мощности и энергии на корону и уровень радиопомех от короны зависят от напряженности электрического поля на поверхности провода, напряженность поля кВ/см на поверхности одиночного провода, при которой появляется общая корона, определяется по формуле:

m - коэффициент негладкости провода, принимаемый для витых проводов равным 0,82;
б - расчетная относительная плотность воздуха, определяемая на основании обработки метеоданных по району прохождения трассы ВЛ и ее расположения относительно уровня моря;
r - радиус провода, см.
Наибольшая допустимая напряженность на поверхности провода из условия ограничения коронного разряда, определенная при среднеэксплуатационном напряжении линии, принимается равной в соответствии с "Правилами устройства электроустановок" 0,9 Ео.
Допустимая по уровню радиопомех напряженность поля определяется так же в соответствии с "Руководящими указаниями по учету потерь на корону и помех от короны при выборе проводов воздушных линий электропередачи переменного тока 330 - 750 кВ и постоянного тока 800 - 1500 кВ, ОРГЭС по следующим формулам: для ВЛ 500 кВ
Ед= 31,1-17,4 lg r
для ВЛ 1150 кВ                                                     
Ед= 32,2-17,4 lg r0
Эти напряженности подсчитывают, исходя из не превышения допустимого уровня радиопомех от линии в диапазоне 0,15 МГц на расстоянии 100м от проекции крайнего провода в течении не менее 80% времени в году.
Расщепление фаз воздушных линий 500 кВ, а особенно 1150 кВ одновременно позволяет снизить вредные для здоровья людей сильные электрические поля, возникающие под линиями электропередачи.
Предельно допустимая напряженность электрического поля для ненаселенной местности в охранной зоне ВЛ установлена 15 кВ/м, при пересечении дорог - 10 кВ/м и для населенной местности -5 кВ/м на высоте 1,8 м над землей. Согласно "Правилам охраны электрических сетей" охранная зона определяется параллельными линиями, отстоящими от крайних проводов линии электропередачи для ВЛ 110 кВ - 20 м, 220 кВ - 25 м, 500 кВ - 30 м, 1150 кВ-55 м.
Сохранение жилой застройки вблизи ВЛ 500 - 1150 кВ разрешается лишь в зоне, где напряженность электрического поля не превосходит безопасного для длительного пребывания людей значения 0,5 кВ/м.
Как правило, грозозащита линии электропередачи осуществляется грозозащитным тросом (или тросами) по всей длине линии напряжением 110-1150 кВ. Грозозащитные тросы могут применяться сечением не менее 25 мм2. Однако в установившейся практике на воздушных линиях подвешиваются сечением 35 мм2, на линиях 110 кВ - 50 мм2, а на линиях 220 кВ и выше - 70 мм2.
Стальные тросы сечением 100 мм2 и более применяются главным образом при сооружении больших переходов через реки, овраги, ущелья и другие препятствия.
Грозозащитные тросы на ВЛ 500, 1150 кВ, а иногда и на ВЛ 220 кВ используются для организации высокочастотной (ВЧ) связи. Как правило, такие тросы применяются расщепленными (на два с изолирующими распорками). Они должны обладать более высокой электрической проводимостью, чем стальные. В связи с этим в качестве тросов, предназначенных для организации ВЧ связи на ВЛ используются сталеалюминиевые провода АС 70/72 по ГОСТ 839-80 с повышенным содержанием стали.
В результате электромагнитной индукции в грозозащитных тросах линий 220 кВ и выше наводится Э.Д.С., которая при наличии замкнутого контура вызывает в тросах постоянно проходящие токи, которые в свою очередь, обуславливают увеличение потерь энергии в линии. Чтобы исключить образование замкнутых контуров и снизить тем
самым потери, на таких линиях применяются только изолированное крепление грозозащитных тросов, как на промежуточных, так и на анкерных опорах. Заземление тросов осуществляется только в определенных точках, без образования замкнутых контуров. Если тросы не используются для организации ВЧ связи и наличия устройств плавки гололеда на тросах электрическим током, то изоляция осуществляется одним изолятором, шунтированного искровым промежутком.