Как отличить воздушные линии электропередач (ВЛ)
Любите ли вы путешествовать на поездах, автобусах или автомобиле? Если да, наверняка большую часть пути вас сопровождают различные воздушные линии, состоящие из кабелей или проводов и опор. Линии связи придают дороге особую романтику оттого, что по ним с помощью электрических сигналов связываются между собой люди, разделенные огромным расстоянием. Еще можно встретить «вымирающие» из-за сотовой связи и Интернета телеграфные столбы, передающие телеграммы. Однако над всеми этими линиями стоят линии электропередачи, передающие электрическую энергию от ее источника к ее потребителям.
Обычно воздушные линии электропередачи (ЛЭП) легко отличить от линий связи благодаря их огромным размерам. Так, например, линия «Итат — Барнаул — Экибастуз — Кокшетау — Костанай — Челябинск», возведенная в 1980-х годах, имеет длину 2350 км и среднюю высоту опор 45 метров. Расстояние между проводами соседних фаз на участке «Экибастуз-Кокчетау», спроектированном на рекордное напряжение 1150 кВ, составляет более 8 метров. Выше представлено фото этой линии.
Чем обусловлено такое больше расстояние между проводами? Можно ли его сделать меньше? Чтобы ответить на эти вопросы, надо узнать об электрической прочности и напряжении пробоя воздуха, из которого фактически состоит изоляция линий электропередачи. При напряженности электрического поля величиной 30 000 000 вольт на 1 метр происходит пробой воздушного промежутка – электрический разряд в воздухе. Расстояние между проводами регламентировано в ПУЭ и СНиП и принимается с учетом пляски и вибрации проводов и неблагоприятных погодных условий. Провода могут быть самонесущими изолированными — СИП, не требующими изоляторов (применяются в сетях до 35 кВ), или алюминиевыми или сталеалюминиевыми сечением до 240 мм 2 . Медные провода не используют из-за их высокой массы.
Подобным же образом длина и количество изоляторов, отделяющих провода воздушной линии (ВЛ) от заземленных опор, которые могут быть выполнены из металла, железобетона или дерева, обусловлена электрической прочностью изоляторов. Как материалы для изоляторов используют электротехнический фарфор и малощелочное закаленное стекло. Устройство воздушных ЛЭП разного напряжения обусловлено, помимо характеристик воздуха, электрической прочностью и пробивным напряжением изоляторов — до 200 кВ на один изолятор. Зная это, можно понять, как определить напряжение ВЛ по внешнему виду и не только. Например, гуляя с ребенком по парку Дружбы народов в Минске, не составит труда ответить ему, когда он спросит: «Папа, а сколько вольт в ЛЭП?»
Начнем по порядку. Минимальное напряжение воздушной линии – 0.4 кВ. Опоры такой линии небольшие и могут напоминать телеграфные столбы. Могут использоваться и как фонарные столбы. На их траверсах обычно 5 проводов, которые крепятся на маленькие стеклянные или фарфоровые изоляторы размером чуть больше баночек для детского питания.
Фото 1. Воздушная линия 0.4 кВ
Трансформаторы в селах и деревнях питаются от ВЛ напряжением 6-10 кВ. Опоры этих линий выше, 8 метров или больше, провода три. Изоляторы (один или два) размером напоминают пол литровую банку. Сети 6-10 кВ преимущественно выполняются с изолированной нейтралью.
Фото 2. Линия электропередач 6-10 кВ
ЛЭП напряжением 35 кВ, следовательно, имеют еще большие размеры. Высота опор около 17 метров, на этих линиях используются гирлянды из трех изоляторов. Стеклянные изоляторы хороши тем, что при пробое они разрушаются, это легко заметить, и техническое обслуживание и диагностика таких воздушных линий электропередачи сравнительно легки.
Фото 3. ЛЭП 35 кВ
Следующий ряд напряжений – 110, 220, 330, 500 кВ. Опоры высотой 35-45 метров. Со стороны проводов слышен характерный треск, возникающий из-за коронного разряда. Вокруг проводов линий 330 кВ ночью можно увидеть свечение, вызванное разрядами. Гирлянды содержат минимум 6, 10, 14, 20 изоляторов. Количество проводов в одной фазе – 1, 1, 2, 3 соответственно. ЛЭП 750 кВ отличаются от ЛЭП 500 кВ количеством проводов в фазе – 4 или более вместо трех.
Фото 4. ЛЭП 110, 220, 330, 500, 750 кВ
И в заключении хочется добавить, что наша компания на данный момент пока еще не занимается монтажом, но осуществляет измерения и испытания, в том числе и ВЛ 0,4.
Высоковольтные провода для линии электропередач
Провода воздушных линий электропередачи отличаются видом и широким диапазоном сечений. Изделия эксплуатируются преимущественно под открытым небом, подвергаясь воздействию абсолютно всех атмосферных явлений – ветер, осадки, значительные перепады температур. В воздухе содержится большое количество химических веществ – морская соль, газы, которые тоже оказывают влияние на их состояние. ЛЭП создаются с большим запасом прочности и высокой устойчивости к коррозии и другим негативным факторам.
Провода воздушных линий электропередачи предназначены для работы в любой климатической зоне на суше, в воздушном пространстве I и II типа при наличии в воздухе сернистого газа максимум 150 миллиграмм на 1 м² в сутки.
Виды проводов для ЛЭП
В энергетической отрасли используются изделия с самыми разными техническими характеристиками в зависимости от решаемых задач, отличаются и материалы, из которых их производят:
- алюминий – сердечник и повивы;
- алюминий – верхние повивы, сталь — сердечник;
- алюминий – верхние повивы и углеродный композитный материал – сердечник;
- с изоляцией (самонесущие изолированные провода).
Особенности того или иного провода отражаются в его номенклатурном обозначении (при использовании маркировки в соответствии с требованиями ГОСТ). Например:
- A3F/S1A-Z – (А) алюминиевый сплав, (S) сердечник стальной, Z-образное сечение проволок верхних повивов, (1) один повив;
- А3F-Z – алюминиевый сплав, без сердечника, Z-образное сечение проволок верхних повивов.
Наличие буквы Z означает, что верхние повивы выполнены из алюминиево-магниевой проволоки с Z-образным сечением. Цифра перед буквой – количество повивов. Наружный слой провода имеет практически гладкую поверхность. Заполнение внутреннего пространства алюминием достигает 98,5%, столь плотная компоновка обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление, за счёт чего снижается до минимальных значений механическое напряжение провода, а также увеличивается общее рабочее сечение алюминия – за счет чего возрастает пропускная способность провода без дополнительных тепловых потерь. Использование Z-повива снижает аварийность ЛЭП при шквалистом ветре, наледи, изморози, налипании снега.
- Высоковольтные провода линии электропередач имеют следующие конструктивные преимущества.
- Z-повив – развитая непрямолинейная поверхность контакта между соседними проволоками, препятствующая выпадению проволок из повивов при их повреждении, а также просачиванию наружу консистентной смазки изнутри провода и, как следствие, проникновению влаги к сердечнику (для провода с сердечником);
- В неизолированных проводах с Z-повивом верхних проволок применяются сплавы на основе связи Al-Mg-Si, что позволяет обойтись без стального сердечника. Это обеспечивает до 22% уменьшение массы при близких значениях сопротивления и разрывного усилия. В связи с этим достигается сочетание высокой прочности на разрыв с малой массой.
- За счет гладкой поверхности гололёд при его возможном возникновении сходит в 2,4 раза быстрее (по экспериментальным данным Института электротехнических исследований в Квебеке IREQ, Канада). Оригинал и перевод документа можно посмотреть в статье;
- Моделирование сброса гололеда и пляски провода в программном комплексе PLS-CADD показывает уменьшение длины вертикального перемещения провода с гладкой поверхностью в сравнении с традиционным АС аналогичного сечения – в 1,6 раз, длины горизонтального перемещения – в 1,2 раза. Сравнение АС 300/66 и A3F/S1A-Z-410/117-27,6, описание сравнения можно посмотреть в статье;
- Коэффициент сопротивления природному ветровому воздействию таких проводов линий электропередач ветровой нагрузки у провода с Z-образным сечением на 15% ниже, чем у провода из гладких проволок. При прочих равных, сила ветра, действующая на провод, прямо пропорциональна коэффициенту сопротивления.
Высоковольтные провода линии электропередач с Z-повивом отличаются большей механической прочностью. Вероятность обрыва из-за повреждений, возникающих при внешнем воздействии ветровой нагрузки, или снежной муфты на стреле провиса. Повивы сохраняют целостность даже если несколько соседних проволок получают повреждения. Повреждённые элементы не раскручиваются, что исключает риск возникновения короткого замыкания (явление, характерное для круглой проволоки). Эти провода воздушных линий электропередачи отличаются меньшим диаметром и большей торсионной жёсткостью. За счёт этих особенностей они более устойчивы к обрывам при обледенении и налипающем снеге.
Отличия от устаревших требований ПУЭ.
- Нормативы ПУЭ даны только для сталеалюминиевых проводов АС. Например, для ВЛ 330кВ ПУЭ прописывает использование провода сечением не менее АС 600/72 по условиям короны и радиопомех. Расчеты производителя провода показывают возможность уменьшения применяемого сечения провода по условиям короны и радиопомех по сравнению со стандартными на 24%.
- Расчет экономической плотности тока (как и выбор соответствующего сечения провода) делается на фиксированных значениях в ПУЭ. Эти значения были рассчитаны в 1950-е годы, когда показатели, применяемые для выведения значений — стоимость материалов, и стоимости кВт/ч, и методики расчета капитальных вложений, и т.п. – были иными. При пробных расчетах современных показателей картина существенно отличается. (см. таблицу 1 ниже)
Финансовые преимущества высоковольтных проводов для ЛЭП с гладкой поверхностью верхних повивов
- Статистика (журнал “Инновационная наука” №6/2016г.) сообщает нам, что 35% отказов электрооборудования ЛЭП происходит из-за влияния гололёдных образований. Из них 52% приходится на провода и тросы. Согласно данным Института электротехнических исследований в Квебеке IREQ, Канада, гололед на гладком проводе сходит за 1,7 часа, в то время как с обычного – за 4 часа. Соответственно время возможного простоя линии, а также ущерба от недоотпуска энергии из-за обрыва провода сокращается на 40%. Это также сокращает количество выездов ремонтных бригад для устранения аварии- снижение эксплуатационных издержек;
- Экономически обоснованное сечение выбирается по критерию минимума суммарных затрат на сооружение линии (САРЕХ) и эксплуатационных затрат, включая стоимость потерь электроэнергии (ОРЕХ). Однако, как правило, уменьшение капитальных затрат на сооружение линии (на традиционном проводе АС) влечёт за собой увеличение расходов на её эксплуатацию – см. выше статистику отказов ЛЭП (журнал Энергия Единой Сети 2013 г. см. таблицу 2 ниже);
- В одном из докладов 44-й сессии СИГРЭ , опубликованных в журнале Энергия Единой Сети №5 от 2013г. приведён график, наглядно показывающий сравнение стоимости строительства объекта в сопоставлении с ожидаемыми затратами на ликвидацию аварийных последствий (при снижении стоимости затрат на строительство ожидается пропорциональное увеличение затрат на эксплуатацию; сравнение приводилось в тематике применения проводов с гладкой поверхностью).
Алюминиевые провода
Продукцию используют при организации магистральных сетей для транспортировки электричества с номинальным переменным напряжением до 1150 кВ и частотой до 50 Гц. Провода применяют для подключения распределительных устройств.
Силовые алюминиевые кабели востребованы для ответвлений магистралей и вводов в РТП предприятий, цехов. С помощью высоковольтных проводов организуют воздушные линии электропередач в горных районах, на промышленных, лесных территориях. Продукция рассчитана на работу при диапазоне температуры окружающей среды от -60 до +50 °C. Изделия создаются при помощи повивной скрутки, в том числе вокруг стального, алюминиевого сердечника из нескольких круглых проволок, или вокруг монолитного сердечника из композитного материала, содержащего углеродные волокна.
К преимуществам высоковольтным проводам из алюминия относят:
- низкую цену — возможность создавать протяженные сети;
- длительный срок службы;
- упрощенный монтаж благодаря стальному сердечнику или тросу;
- увеличение расстояния между опорными элементами;
- передача электроэнергии на большие расстояния.
Сталеалюминиевые провода
Изделия имеют удельное сопротивление аналогичное, как у алюминиевых кабелей с одинаковым сечением. Конструктивно сталеалюминиевые провода состоят из стальных проволок внутри и алюминиевых снаружи. Благодаря использованию стали достигают механической прочности и меньшего линейного расширения при пропускании тока через провод и нагревании, а алюминиевые элементы выступают токопроводящей жилой.
В таких проводах образуется дополнительное напряжение алюминия по причине разницы в коэффициенте расширения материалов. Для недопущения преждевременного износа по причине вибрации, необходимо ограничивать напряжение при средних температурных показателях.
Алюминий начинает утрачивать прочность при температуре больше +65 °С. Поэтому при выборе проводов воздушных линий электропередач нужно учитывать предельную рабочую температуру и закладывать снижение прочности до 15% на срок эксплуатации 50 лет. Общая утрата прочности при авариях составляет не более 1%.
Производятся следующие марки сталеалюминиевых проводов:
- АС — изделия со стальным сердечником и одного или более повивов из алюминия снаружи. Продукция используется для прокладки на суше, за исключением территорий с загрязненным воздухом.
- АСКС, АСКП — для минимизации риска развития коррозии используется смазка, которой заполняют сердечник. Изделия могут использоваться в качестве проводов воздушных линий электропередачи на морском берегу и в промзонах с загрязненным воздухом.
- АСК — имеет стальной сердечник в изоляции пленкой. Аббревиатура АпСК обозначает, что это изделие высокой прочности.
Провода воздушных линий электропередач любой марки производятся с разным соотношением сечения алюминиевого элемента к сердечнику, параметры выбирают в зависимости от планируемой нагрузки: работы со средней нагрузкой, а также, когда требуется продукция высокой прочности, усиленная, облегченная и особо облегченная.
Изделия усиленной прочности востребованы в районах со стенкой гололеда свыше 20 мм. Особая прочность необходима при обустройстве больших пролетов через воду или сооружения. Облегченные подходят для новых линий в районах со стенкой гололеда до 20 мм.
Все чаще применяются провода с сердечником, которые имеют значительный вес, и меньший коэффициент линейного расширения сердечника.
Композитный сердечник:
- повышает прочность провода, т.к. легче и прочнее стали;
- уменьшает провисание провода.
Провода для воздушных линий
Провод CFСС (Composite Fiber Core Conductor)
- повышает проводимость провода, т.к. позволяет использовать на 28% больше алюминия, чем в проводах АС при равной массе.
Трапециевидные проволоки:
- увеличивают плотность алюминиевого проводника и эффективное сечение, что, в свою очередь, увеличивает проводимость провода.
Выгоды использования при строительстве:
- снижение стоимости проекта реконструкции ВЛ при сохранении слабых опор за счет уменьшения тяжений;
- снижение стоимости проекта на новых ВЛ за счет уменьшения количества опор (при увеличении пролетов между опорами) или применения опор меньшей высоты при заданном габарите;
- экономия на станциях плавки гололеда;
- повышенная проводимость материала позволяет сократить потери линии и связанные с ней выбросы в атмосферу на 20-30%, что дает возможность увеличить передаваемую мощность при меньших затратах на производство энергии и меньшем воздействии на экологию;
- в проводах CFСС используется композитный сердечник, который обеспечивает более высокую прочность провода по сравнению с другими проводами и меньшие стрелы провеса, что позволяет увеличивать длины пролетов линии;
- компактная структура, гладкая поверхность провода и эластичность сердечника позволяют снизить нагрузку на опоры при обледенении и ветровых нагрузках по сравнению со сталеалюминевыми проводами;
- стойкость к воздействию среды – отсутствие коррозии или возникновения электролиза между алюминиевыми проволоками и сердечником.
- дают возможность использовать уже имеющуюся арматуру, снижая затраты на монтаж;
- позволяют эффективно использовать отечественные программные комплекты;
- не требуют замены при переходе водных преград, поскольку стальной сердечник обеспечивает проводу очень высокую степень сопротивления на разрыв.
- СИП1 — с несущей нулевой жилой без применения изоляции.
- СИП2 — с изолированной нулевой жилой для обустройства линий с напряжением до 35000 В и частотой 50 Гц.
- СИП4 — нулевая жила не является несущей, при этом все жилы изолированы. Исключен риск замыканий. Продукция отличается долговечностью, служит более 40 лет.
- за счёт улучшенных механических свойств успешно сопротивляются налипанию снега и образованию ледяной корки;
- снижают механическую нагрузку на опоры высоковольтной линии,возникающую при пляске проводов;
- сами гасят колебания, увеличивая жизненный цикл изделия и снижая степень усталости металла;
- снижают аэродинамический коэффициент;
- увеличивают пропускную способность линии, нивелируя проблему перегрузок;
- успешно сопротивляются коррозии;
- косвенно снижают теплопотери при передаче энергии;
- сохраняют целостность при повреждении части внешних проволок.
- СИП — самонесущий изолированный провод (применяются провода марок СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4);
- М — медный провод. Практически не применяется ввиду высокой стоимости материала;
- А — алюминиевые провода. По электрическим характеристикам они уступают медным, однако имеют меньшую стоимость. Такие провода плохо реагируют на воздействие окружающей среды, особенно при наличии в опасной близости соленых водоемов. Для монтажа вблизи побережий следует использовать защищенные от коррозии алюминиевые провода;
- С — стальные провода. Имеют более высокие механические характеристики, однако уступают проводам М и А по электрическим параметрам. Чаще используются в качестве грозозащитных тросов, чем в качестве проводов. Маркируются как ПС и ПСО. ПС — это провод стальной многопроволочный, ПСО — однопроволочный провод.
- АС — провода, имеющие стальной сердечник (из оцинкованных проволок, сплетенных в тросик) и обмотку вокруг него алюминиевых проволок. За счет стальной части обеспечивается прочность провода, а алюминиевая часть служит для передачи электроэнергии.
- АСКС, АСКП — алюминиевостальной провод, дополнительно обработанный специальной смазкой, которая предусматривает воздействие высоких температур;
- АСУ — провод из алюминия и стали усиленного типа. Соотношение алюминий/сталь у него меньше, соответственно, он является более прочным и более тяжелым;
- АСО — провод из алюминия и стали облегченного типа. Соотношение алюминий/сталь у него больше, соответственно, он является менее прочным и не таким тяжелым;
- АСУС — особенно усиленные провода АС. Используются там, где механические характеристики имеют определяющее значение.
- А — провод, скрученный из алюминиевых проволок,
- АКП — провод марки А, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,
- АС — провод, состоящий из стального сердечника и алюминиевых проволок,
- АСКС — провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,
- АСКП — провод марки АС, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,
- АСК — провод марки АС, но стальной сердечник изолирован двумя лентами полиэтилентерефталатной пленки. Многопроволочный стальной сердечник под полизтилентерефталатными листами должен быть покрыт нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,
- АН — провод, скрученный из проволок нетермообработанного алюминиевого сплава марки ABE,
- АЖ — провод, скрученный из проволок термообработанного алюминиевого сплава марки ABE.
возможность выбора двух вариантов рабочих температур сердечника.
Выгоды при эксплуатации:
Преимущества при проектировании
При проектировании ЛЭП провода и кабели линий электропередач данного типа:
Конструктивные особенности проводов для ЛЭП
Электрический ток передается только по замкнутому контуру, поэтому питание потребителей осуществляется двумя проводниками и более. По данному принципу формируются простые воздушные ЛЭП — однофазные с напряжением 220 В. Сложные электроцепи осуществляют передачу по трех- и четырехпроводной схеме с заземленным или наглухо изолированным нулем.
Металл для изготовления провода и его диаметр выбирают с учетом планируемой нагрузки каждой линии. Наибольшее распространение получили сталь и алюминий, которые производятся путем сплетения нескольких проволок (для высоковольтных линий) или из монолитной жилы (для низковольтных схем). Пространство между проволоками заполняют смазкой для стойкости к нагреванию, либо смазочный материал не используют.
Многопроволочные конструкции высоковольтных проводов линий электропередач выполняются со стальными сердечниками. Такие системы из алюминиевых кабелей, хорошо пропускающих ток, рассчитаны на высокие нагрузки натяжения, предотвращают обрыв.
Самонесущие провода СИП повсеместно заменяют неизолированные конструкции в обустройстве ВЛЭП, и применяются на воздушных линиях электропередач, как правило до 35 кВ, иногда/редко до 110кВ. Они состоят из нескольких алюминиевых жил, широко применяются при организации магистральных линий и для проводки в жилых домах, возможна прокладка по стенам строений.
В зависимости от поставленной цели выбирают вид провода:
Для организации воздушных линий электропередач в дачных поселках, деревнях используют СИП провода с нулевой несущей жилой, которая имеет сечение до 50 мм. Количество жил составляет 1-3 шт.
Преимущества при эксплуатации
В эксплуатации неизолированные провода для линий электропередачи с Z- ИЛИ т (ТРАПЕЦИЕВИДНЫМ) повивом (провода с гладкой поверхностью):
Провода воздушных линий электропередачи с Z- И Т- повивом могут эксплуатироваться как на суше, так и на море во II и III типах атмосферы любого микроклиматического района в соответствии с нормативами ГОСТ 15150 исполнения УХЛ. Стандарт проволоки отвечает требованиям IEC 60104(1987), провода в целом – IEC 62219(2002).
При выборе продукции необходимо проконсультироваться с квалифицированными специалистами, которые учитывают особенности эксплуатации и поставленные задачи.
Провода и грозотросы
Для того, чтобы увидеть все марки проводов, представленных на сайте, выберите нужный раздел.
Провода и кабели
Провода и тросы в составе линий электропередачи служат для обеспечения передачи электроэнергии и защиты линии от грозовых воздействий. Без проводов линия не сможет функционировать, однако без грозозащитных тросов (грозотросов) линия рискует быть выведенной из строя в процессе эксплуатации.
Ввиду того, что ЛЭП имеют различное назначение и в совокупности представляют сеть различных напряжений, используются различные провода для линий разных номиналов. В электроэнергетики используются как изолированные, так и голые провода. Грозотросы на линиях напряжением менее 35 кВ не используются.
Кратко расскажем о том, какие бывают провода и тросы.
Провода для линий электроснабжения
Тип провода выбирается в зависимости от напряжения линии. Сечение провода определяется, исходя из электрических нагрузок в линии. Используются следующие марки проводов:
Как расположены провода на опорах ВЛ
В зависимости от типа линии и характеристик местности расположение проводов на опорах и конструкции опор могут быть различны. Для того, чтобы наглядно объяснить каждый тип подвески, рассмотрим иллюстрацию:
Таким образом можно увидеть, что основных типов расположения проводов на опорах всего несколько штук. При этом практикуются различные модификации этих вариантов подвески.
Грозозащитные тросы на ВЛ (грозотросы)
Грозотросы применяются в целях обеспечения безопасности линии электропередачи во время грозы. Тросы в большинстве случаев выполнены из стали, либо из повивов стальных и алюминиевых проволок. Сталь используется в качестве упрочняющего элемента, алюминий — в качестве проводящего слоя.
Обозначение тросов
Грозозащитные тросы условно обозначаются материалом изготовления и номинальным сечением. Примером может служить трос С-50. Расшифровывается он следующим образом: стальной трос с площадью сечения 50 мм2.
Выбор и применения тросов
Грозозащитные тросы выбираются исходя из характеристик линии (токи короткого замыкания, длительность срабатывания устройств защиты, наличие и время срабатывания АПВ и др.) Для того, чтобы подобрать нужный трос, следует ознакомиться с типовыми разработками проектных институтов СССР и РФ.
Применяют тросы не только для защиты линии, но и для организации волоконно-оптических сетей связи на базе линий электропередачи.
Конструкции неизолированных проводов для воздушных линий электропередачи
Провода воздушных линий, а также тросы, укрепляемые в верхней части опор линий электропередачи для защиты проводов от атмосферных перенапряжений и прямых ударов молнии, работают в тяжелых условиях, поскольку они находятся на открытом воздухе и подвергаются действию различных атмосферных явлений (ветер, дождь, гололед, изменения температуры) и химических примесей, находящихся в окружающем воздухе.
Поэтому наряду с хорошей электрической проводимостью провода должны обладать достаточной механической прочностью и хорошо противостоять воздействиям атмосферных явлений и химических примесей. Кроме того, эксплуатация их должна быть сопряжена с наименьшими расходами при обеспечении бесперебойности электроснабжения.
Разнообразные условия работы воздушных линий электропередачи определяют необходимость иметь разные конструкции проводов.
Основными конструкциями являются:
1) однопроволочные провода из одного металла,
2) многопроволочные правовода из одного металла,
3) многопроволочные провода из двух металлов,
4) пустотелые провода,
5) биметаллические провода.
Благодаря большей механической прочности и гибкости по сравнению с однопроволочными проводами того же сечения многопроволочные провода получили преимущественное распространение.
Пустотелые или полые провода применяют для линий электропередачи напряжением 220 кВ и выше, так как они благодаря большим диаметрам по сравнению с многопроволочными проводами позволяют уменьшить или даже избежать потерь энергии на корону.
Однопроволочные провода , как показывает само название, выполняются из одной проволоки.
Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок (рис. 1). Провода имеют одну центральную проволоку, вокруг которой делаются последующие повивы (ряды) проволок. Каждый последующий повив имеет на 6 проволок больше, чем предыдущий. При одной проволоке в центре в первом повиве 6 проволок, во втором — 12, в третьем — 18. Следовательно, при одном повиве провод свит из 7, при двух повивах — из 19, лри трех повивах — из 37 проволок.
Скрутка смежных повивов производится в разных направлениях, что беспечивает более круглую форму его и позволяет получить более устойчивый против раскручивания провод.
Многопроволочные провода других скруток используются в специальных случаях.
Рис. 1. Многопроволочные провода из одного металла: а — 7-проволочный, б — 19-проволочный.
Временное сопротивление многопроволочных проводов составляет около 90% суммы временных сопротивлений отдельных проволок. Уменьшение временного сопротивления провода в целом происходит из-за неодинакового распределения усилия, действующего по проводу, между проволоками провода.
Достоинства многопроволочных проводов
Многопроволочные провода имеют по сравнению с однопроволочными ряд существенных преимуществ:
1. Многопроволочные провода более гибки по сравнению с однопроволочными таких же сечений, что обеспечивает большую сохранность их и удобство при монтаже.
Провода воздушных линий под действием ветра постоянно раскачиваются, а иногда вибрируют, что вызывает дополнительные механические напряжения и усталость металла. Однопроволочные провода разрушаются при этом значительно быстрее, чем многопроволочные.
2. Высокие временные сопротивления материала могут быть получены только для проволок относительно небольших диаметров. Однопроволочные провода с сечениями 25, 35 мм2 и более имели бы пониженные временные сопротивления.
В многопроволочных проводах не может быть такого сильного ослабления прочности провода, вызванного браком производства, как в однопроволочных.
Указанные преимущества многопроволочных проводов обусловили, что однопроволочными изготовляются провода только малых сечений. При сооружении воздушных сетей в большинстве случаев применяются многопроволочные провода. Алюминиевые провода воздушных линий всегда делаются многопроволочными. Однопроволочные провода из этого металла не имеют нужной механической прочности и не обеспечивают надежности электроснабжения потребителей.
Сталеалюминиевые провода воздушных линий электропередачи
Желание повысить механическую прочность алюминиевых проводов привело к изготовлению алюминиевых проводов со стальными сердечниками, называемых сталеалюминиевыми .
Сталеалюминиевые провода появились в практике передачи электроэнергии в силу стремления создать провод большой механической прочности и достаточной электрической проводимости. Преимуществами сталеалюминиевых проводов по сравнению с эквивалентными по проводимости медными проводами являются значительно меньший вес и значительно больший внешний диаметр провода. Благодаря увеличению диаметра соответственно увеличивается напряжение, при котором наступает коронирование провода, следствием чего является уменьшение потерь на корону.
Сердечник провода выполняется из одной или нескольких свитых стальных оцинкованных проволок с временным сопротивлением около 120 кг/мм2. Алюминиевые проволоки, покрывающие сердечник одним, двумя или тремя повивами, являются токоведущей частью провода.
В электрических расчетах сталеалюминиевых проводов электрическая проводимость стальной части провода не учитывается, так как она относительно мала по сравнению с проводимостью алюминиевой части провода.
Механическую нагрузку (тяжение по проводу) воспринимают сталь и алюминий. В сталеалюминиевых проводах с отношением сечения алюминия к сечению стали около 5 — 6 алюминиевые проволоки принимают 50—60 % полного тяжения по проводу, а остальное — стальной сердечник.
Сталеалюминиевые провода получили у нас преимущественное распространение при сооружении районных сетей 35 — 330 кв.
Сопротивляемость сталеалюминиевых проводов химическим реагентам воздуха та же, что алюминия и стали в отдельности. Вблизи морей сталеалюминиевые провода прокладывать нельзя: наблюдается быстрое разрушение алюминиевых проволок, прилегающих к стальному сердечнику, под действием электролитической коррозии.
При необходимости сочетать малое активное сопротивление провода с очень большой механической прочностью применяют сталебронзовые и сталеалдреевые провода.
Наиболее распространены сталеалюминиевые провода марки АС, имеющие отношение сечений алюминия и стали около 5,5 — 6.
Провода из алдрея обладают несколько меньшей электрической проводимостью, чем алюминий, но зато почти в 2 раза большей механической прочностью. Алдрей является сплавом алюминия с незначительной долей магния и кремнезема. Малый удельный вес алдрея и большая его механическая прочность позволяют осуществлять большие пролеты.
Конструкции пустотелых проводов изображены на рис. 2. В первой из них (рис. 2,а) на винтообразный сердечник накладываются круглые медные проволоки. В зависимости от сечения провода делаются 1—3 актива проволок. Другой тип пустотелого провода (рис. 2,6) изготовляется из фасонных проволок, соединяемых специальным замком. Этот тип пустотелого провода является более рациональным.
Линии 220 кв и более высокого напряжения при выполнении их сталеалюминиевыми проводами требуют меньших затрат на сооружение и эксплуатацию, чем линии с пустотелыми медными проводами.
Рис. 2. Пустотелые провода: а — с винтообразным сердечником из круглых проволок, б — из фасонных проволок с замком.
Стремление сочетать высокую проводимость меди с большой механической прочностью стали привело к созданию проводов из биметаллических проволок. Стальная проволока покрывается слоем меди, металлы соединяются сваркой. Отношение сечений меди и стали может колебаться в широких пределах, давая возможность получить провода с характеристиками, близкими к характеристикам медных или стальных проводов.
Марки современных неизолированных проводов и их конструкция:
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: