Содержание материала

Глава III. ПЕРЕДАЧА И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

§ 1. Общие сведения о воздушных линиях

Электрическая энергия передается по воздушным и кабельным линиям. Сельскохозяйственным потребителям она почти полностью подается по воздушным линиям.
Провода воздушных линий изготавливаются в основном из алюминия и стали. Для предохранения от коррозии поверхность стальных проводов покрывается тонким слоем другого металла, чаще всего цинка.
Сочетание алюминия и стали в одном проводе (сталеалюминиевые провода) обеспечивает одновременно удовлетворительную электропроводность и требуемую механическую прочность проводника. В обозначении проводов прописные буквы характеризуют материал, из которого они изготовлены, а цифры обозначают площадь поперечного сечения многопроволочных проводов (мм2) или диаметр однопроволочных проводов (мм). Например, провод АС-35 означает, что он сталеалюминиевый, сечением 35 мм2 провод ПСО-5 стальной оцинкованный, диаметром 5 мм. Применяются также биметаллические провода, состоящие из двух разных металлов, один из которых является основным, а второй — покрывает его тонким слоем. Основным металлом является сталь, покрытая по поверхности слоем меди или алюминия. Слой меди или алюминия, улучшая электропроводность проводника, в то же время предохраняет его от коррозии.
На воздушных линиях напряжением до 1000 в провода располагаются следующим образом: нижний — нулевой, выше него —  фазный (фонарный) наружного освещения (если оно предусмотрено) ; верхние — фазные. На линиях выше 1000 в имеются только фазные провода.
Действующими правилами для линий различного напряжения предусматриваются определенные расстояния как между проводами, расположенными на опорах, так и от проводов до земли и различных объектов.
Опоры подразделяются на концевые, угловые и промежуточные. Бывают еще ответвительные и перекрестные, к которым чаще всего относятся промежуточные. Все опоры по конструктивному выполнению, в зависимости от назначения, подразделяются на одностоечные из одного столба и анкерные, состоящие из двух или более столбов.
Материалом для опор служит дерево и железобетон. Железобетонные опоры, по сравнению с деревянными, имеют значительно больший срок службы и более надежны в эксплуатации, но в то же время они дороги и требуют больших затрат труда и использования механизмов при их изготовлении, транспортировании, установке и эксплуатации.
Широкое применение получили комбинированные опоры, в которых стойка (основная часть) изготавливается из дерева, а приставка (пасынок) из железобетона. Этим самым совмещаются достоинства различных материалов, так как в землю заглубляется железобетонная приставка, а сама стойка пропитывается противогнилостным составом. Тем самым удается намного продлить срок службы таких опор.
Для крепления проводов к опорам применяются специальные изоляторы из фарфора или стекла. Помимо изоляционных свойств, они должны обладать определенной прочностью, выдерживать механические нагрузки от веса закрепленных на них проводов. Нагрузки могут периодически усиливаться в результате воздействия на них ветра, а также гололеда. Поэтому изоляторы выпускаются промышленностью с определенным запасом механической прочности.
Для укрепления изоляторов на опорах применяются специальные крючья или штыри.

§ 2. Грозозащита воздушных линий

Молния чаще всего ударяет в наиболее высокие предметы: опо ру воздушной линии, дерево, дом и т. п. В то же время наблюдаются удары молнии и в менее высокие сооружения, несмотря на то, что рядом находятся высокие. Это явление объясняется тем, что поражаемость молнией тех или других объектов зависит не только от их высоты, но и от того грунта, на котором расположен данный объект. Наибольшее число ударов молнии приходится в те места, которые лежат на границе между грунтами с различной электрической проводимостью.
Удары молнии в линии напряжением до 1000 в представляют большую опасность, так как по их проводам грозовые разряды могут быть занесены внутрь жилых домов и других построек. В городах вероятность прямых ударов молний в наружные линии незначительна, поскольку они хорошо экранируются всевозможными, рядом расположенными, высокими зданиями и сооружениями. Еще лучше защищены от ударов молнии кабельные линии, проложенные в земле. В сельской местности электрические линии очень слабо экранируются одноэтажными зданиями и другими объектами, нередко вовсе проходят по открытой местности. К тому же они, имея напряжение до 1000 в, в основном монтируются на деревянных опорах и хорошо изолированы по отношению к земле. Молния, ударяя в такие линии, по проводам распространяется во все стороны и по наружным проводам достигает жилых домов, производственных построек и, проникая внутрь их, может вызвать пожары и человеческие жертвы.
Во время грозы запрещается приближаться к линиям электропередач, трансформаторным подстанциям и к отдельно стоящим молниеотводам. При этом следует помнить, что молнии могут ударять в провода не только когда линия находится под напряжением, но и когда она отключена. Поэтому к необорудованным грозозащитой линиям не должны присоединяться подвесные вводы в жилые дома и другие помещения.

Рис. 36. Присоединение на воздушных линиях крючьев фазных проводов и нулевого провода к земле: 1 — заземляющий спуск; 2 — заземлитель.


Рис. 37. Грозозащитный искровой промежуток.

Для предохранения от проникновения внутрь домов и других помещений грозовых разрядов на воздушных линиях выполняются устройства по грозозащите — заземления. С этой целью на опорах линии в определенной последовательности, в соответствии с действующими правилами и нормами, нулевой провод соединяется с крючьями или штырями фазных проводов с помощью заземляющих проводников. Далее с помощью так называемого заземляющего спуска происходит присоединение к заземлителю, т. е. к части грозозащитного устройства, находящегося в земле (рис. 36).
Для более надежной защиты от грозовых разрядов применяются также искровые промежутки, которые выполняются путем ответвления стального электрода от фазного провода к заземленному крюку (рис. 37). Искровые промежутки просты по конструкции и легко монтируются. Однако наиболее эффективной грозозащитой воздушных линий является применение специальных разрядников.

§ 3. Основные сведения о трансформаторных подстанциях

На основании свойства трансформатора, позволяющего, с увеличением напряжения в сети, одновременно уменьшать в ней ток, решена задача передачи электроэнергии от генератора (электростанции) к потребителям на большие расстояния. Если бы ток в линии нельзя было уменьшить, для передачи на большие расстояния даже относительно небольшой энергии пришлось бы применять провода с очень большим сечением, что оказалось бы технически трудно выполнимым и экономически нецелесообразным.
Комплектная трансформаторная подстанция
Рис. 38. Комплектная трансформаторная подстанция с высшим напряжением 6—10 и низшим 0,4 кВ.

На большие расстояния технически целесообразнее и экономически выгоднее передавать ток высокого напряжения. Поэтому рядом со станциями устанавливается повышающая трансформаторная подстанция, которая доводит напряжение до величины, способной донести до потребителей электрическую энергию необходимого качества. А для того чтобы эту электроэнергию преобразовать в энергию низкого напряжения, у потребителей устанавливают понижающие трансформаторные подстанции, или, как их принято называть, потребительские трансформаторные подстанции. Количество подстанций и их мощность определяется в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов.
Трансформаторные подстанции бывают нескольких типов: закрытые, открытые (обычно называемые мачтовыми) и комплектные. Трансформаторная подстанция закрытого типа предусматривает размещение электрооборудования внутри помещения, обычно кирпичного или железобетонного.
Трансформаторные подстанции мачтового типа называются также столбовыми, так как основное электрооборудование этих подстанций монтируется на опорах. Трансформаторные подстанции мачтового типа на деревянных опорах требуют относительно много времени при монтаже. Поэтому они вытесняются другими трансформаторными подстанциями. Одним из вариантов такой подстанции является комплектная трансформаторная подстанция на железобетонной опоре, которая состоит из трех основных частей: распределительного устройства высшего напряжения открытого типа, силового трансформатора и распределительного щита низкого напряжения.

Рис. 39. Силовой трансформатор ТМН-100/35
Широкое распространение получили комплектные трансформаторные подстанции типа КТП (рис. 38). Потребительские подстанции с высшей стороны подключаются на напряжение 6—10 кВ. В то же время имеются другие подстанции с высшим напряжением 20 и 35 кВ.
Промышленностью выпускаются комплектные трансформаторные подстанции типа КТП-100/35-0,4 и КТП-63/35-0,4. Мощность трансформаторов этих подстанций соответственно составляет 100 и 63 ква. Напряжение с высшей стороны 35 кВ и с низшей 0,4 кВ. Общий вид силового трехфазного двухобмоточного трансформатора ТМН-100/35 показан на рис. 39. Потребительские трансформаторные подстанции территориально устанавливают по возможности ближе к основным потребителям электрической энергии. Наряду с применением трехфазных трансформаторов в ряде случаев для электроснабжения небольших по мощности потребителей используются однофазные трансформаторы типа ОМС. Высшее напряжение такого трансформатора 10 кВ, низшее — 0,23 кВ. Трансформаторные подстанции с однофазными трансформаторами выполняются открытыми.
Монтируются однофазные трансформаторы непосредственно на опорах линии 10 кВ. Присоединение к сети 10 кВ осуществляется через разъединитель. Защита от коротких замыканий со стороны высшего напряжения производится с помощью предохранителей. Со стороны низшего напряжения устанавливают соответствующую низковольтную аппаратуру.
При наличии в сети однофазных трансформаторных подстанций электроснабжение производится по смешанной трех- однофазной системе.