Nadzemní vedení elektrického vedení vedení: konstrukce, typy, parametry. Nadzemní elektrické vedení Provozním režimem v závislosti na mechanickém stavu

Kolegiální YouTube

1 / 5

✪ Jak funguje elektrické vedení. Přenos síly na velké vzdálenosti. Animované tréninkové video. / Lekce 3

✪ Lekce 261. Energetické ztráty v elektrických vedeních. Podmínka pro přizpůsobení zdroje proudu zátěži

✪ Způsoby instalace podpěr nadzemního elektrického vedení (přednáška)

✪ ✅Jak nabíjet telefon pod vysokonapěťovým vedením indukovanými proudy

✪ Tanec drátů nadzemního elektrického vedení 110 kV

titulky

Nadzemní elektrické vedení

Nadzemní elektrické vedení(VL) - zařízení určené pro přenos nebo rozvod elektrické energie dráty ve volném prostoru a připevněné pomocí traverz (konzol), izolátorů a tvarovek k podpěrám nebo jiným konstrukcím (mosty, nadjezdy).

VL složení

Traverzy
Dělicí zařízení
Komunikační linky z optických vláken (ve formě samostatných samonosných kabelů nebo zabudovaných v kabelu ochrany před bleskem, silového vodiče)
Pomocná zařízení pro potřeby provozu (vysokofrekvenční komunikační zařízení, kapacitní náhon atd.)
Prvky pro značení vysokonapěťových vodičů a podpěr vedení pro přenos energie pro zajištění bezpečnosti letů letadel. Tyče jsou označeny kombinací barev určitých barev, dráty jsou označeny balónky pro značení ve dne. Pro indikaci ve dne i v noci se používají světla světlíku.

Dokumenty upravující venkovní vedení

VL klasifikace

Podle povahy proudu

V zásadě se venkovní vedení používá pro přenos střídavého proudu a pouze v některých případech (např. pro komunikaci energetických systémů, napájení kontaktní sítě a další) se používají vedení stejnosměrná. Stejnosměrné vedení má nižší ztráty u kapacitních a indukčních součástek. V SSSR bylo postaveno několik vedení stejnosměrného proudu:

Vedení vysokonapěťového stejnosměrného proudu Moskva-Kashira - Projekt "Elba",
Vedení stejnosměrného vysokého napětí Volgograd-Donbass,
Vysokonapěťové stejnosměrné vedení Ekibastuz-Center atd.

Takové linky nebyly široce používány.

Po domluvě

Ultradálková venkovní vedení s napětím 500 kV a vyšším (určená pro propojení jednotlivých energetických soustav).
Kmenová venkovní vedení o napětí 220 a 330 kV (určená k přenosu energie z výkonných elektráren, dále k propojování energetických soustav a sdružování elektráren v rámci elektráren - např. propojují elektrárny s distribučními místy).
Distribuční venkovní vedení o napětí 35, 110 a 150 kV (určená pro napájení podniků a sídel velkých regionů - propojují distribuční místa se spotřebiteli)
Nadzemní vedení 20 kV a méně, zásobující spotřebitele elektřinou.

Podle napětí

VL až 1000 V (VL nejnižší napěťové třídy)
VL nad 1000 V
- OHL 1-35 kV (OHL střední napěťové třídy)
- Venkovní vedení 35-330 kV (nadzemní vedení třídy vysokého napětí)
- Venkovní vedení 500-750 kV (nadzemní vedení třídy ultravysokého napětí)
- Venkovní vedení nad 750 kV (nadzemní vedení třídy ultravysokého napětí)

Tyto skupiny se výrazně liší především požadavky na návrhové podmínky a konstrukce.

V sítích CIS obecný účel střídavý proud 50 Hz, podle GOST 721-77 by měla být použita následující jmenovitá sdružená napětí: 380; (6), 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 a 1150 kV. Mohou existovat i sítě budované podle zastaralých norem s nominálním sdruženým napětím: 220, 3 a 150 kV.

Přenosové vedení nejvyššího napětí na světě je vedení Ekibastuz-Kokchetav se jmenovitým napětím 1150 kV. V současnosti je však linka provozována na poloviční napětí - 500 kV.

Jmenovité napětí pro stejnosměrné vedení není regulováno, nejčastěji používaná napětí jsou: 150, 400 (rozvodna Vyborg - Finsko) a 800 kV.

Ve speciálních sítích lze použít i jiné napěťové třídy, jedná se především o trakční sítě železnic (27,5 kV, 50 Hz AC a 3,3 kV DC), metra (825 V DC), tramvají a trolejbusů (600 V DC).

Podle režimu provozu neutrálů v elektrických instalacích

Třífázové sítě s neuzemněné (izolovaný) neutrál (neutrál není připojen k uzemňovacímu zařízení nebo je k němu připojen přes zařízení s vysokým odporem). V CIS se tento neutrální režim používá v sítích s napětím 3-35 kV s nízkými proudy jednofázových zemních poruch.
Třífázové sítě s rezonančně uzemněné (kompenzováno) nuly (nulová sběrnice je připojena k zemi přes indukčnost). V CIS se používá v sítích s napětím 3-35 kV s vysokými proudy jednofázových zemních poruch.
Třífázové sítě s účinně uzemněny nuly (sítě vysokého a velmi vysokého napětí, jejichž nuly jsou spojeny se zemí přímo nebo přes malý aktivní odpor). V Rusku se jedná o sítě s napětím 110, 150 a částečně 220 kV, ve kterých se používají transformátory (autotransformátory vyžadují povinné pevné uzemnění neutrálu).
Sítě s hlucho uzemněný neutrál (neutrál transformátoru nebo generátoru je připojen k uzemňovacímu zařízení přímo nebo přes nízký odpor). Patří sem sítě s napětím menším než 1 kV, stejně jako sítě s napětím 220 kV a vyšším.

Podle provozního režimu v závislosti na mechanickém stavu

Venkovní vedení běžného provozu (vodiče a kabely nejsou přerušené).
Nadzemní vedení pro nouzový provoz (s úplným nebo částečným přerušením drátů a kabelů).
Nadzemní vedení instalačního režimu provozu (při instalaci podpěr, drátů a kabelů).

Základní prvky venkovního vedení

Dráha- poloha osy nadzemního vedení na zemském povrchu.
Pikety(PC) - segmenty, na které je trasa rozdělena, délka PC závisí na jmenovitém napětí venkovního vedení a typu terénu.
Nulová značka označuje začátek stopy.
Středová značka na trase rozestavěného nadzemního vedení označuje střed umístění podpěry.
Výrobní vyzvednutí- instalace tyčových a středových značek na dráhu v souladu se seznamem umístění podpěr.
Podpora nadace- konstrukce zapuštěná do země nebo na ní spočívající a přenášející na ni zatížení od podpěry, izolátorů, drátů (kabelů) a od vnějších vlivů (led, vítr).
Základ nadace- zemina spodní části výkopu, přebírající zátěž.
Rozpětí(délka rozpětí) - vzdálenost mezi středy dvou podpěr, na kterých jsou zavěšeny dráty. Rozlišovat středně pokročilí rozpětí (mezi dvěma sousedními mezilehlými podporami) a Kotva rozpětí (mezi kotevními podpěrami). Přechodové rozpětí- pole překračující jakoukoli stavbu nebo přírodní překážku (řeka, rokle).
Úhel natočení čáry- úhel α mezi směry trasy trolejového vedení v sousedních polích (před a za zatáčkou).
Sag- svislá vzdálenost mezi nejnižším bodem drátu v rozpětí a přímkou spojující body jeho připevnění k podpěrám.
Velikost drátu- svislá vzdálenost od drátu v rozpětí k inženýrským stavbám, které trasa protíná, povrch země nebo vody.
Chochol (smyčka) - kus drátu spojující napnutá dráty sousedních kotevních polí na podpěře kotvy.

Montáž nadzemního elektrického vedení

Instalace elektrického vedení se provádí instalační metodou "Pod napětím". To platí zejména v případě těžkého terénu. Při výběru zařízení pro instalaci vedení pro přenos energie je nutné vzít v úvahu počet vodičů ve fázi, jejich průměr a maximální vzdálenost mezi podpěrami vedení pro přenos energie.

Kabelové elektrické vedení

Kabelové elektrické vedení(CL) - vedení pro přenos elektřiny nebo jejích jednotlivých impulsů, sestávající z jednoho nebo více paralelních kabelů s připojovacími, dorazovými a koncovými spojkami (koncovkami) a upevňovacími prvky, a pro vedení naplněná olejem navíc s napájecími zařízeními a alarm tlaku oleje...

Klasifikace

Kabelová vedení jsou klasifikována podobně jako venkovní vedení. Kromě toho se kabelové vedení dělí:

podle podmínek průchodu:
- podzemí;
- podle struktur;
- pod vodou.
podle typu izolace:
- kapalina (impregnovaná kabelovým olejem);
- pevný:
  - olejový papír;
  - polyvinylchlorid (PVC);
  - pryžový papír (RIP);
  - etylen-propylenový kaučuk (EPR).

Izolace plynnými látkami a některé typy kapalných a pevných izolací zde nejsou uvedeny z důvodu jejich poměrně vzácného použití v době psaní tohoto článku [ když?] .

Kabelové konstrukce

Kabelové struktury zahrnují:

Kabelový tunel- uzavřená konstrukce (chodba) s v ní umístěnými nosnými konstrukcemi pro uložení kabelů a kabelových objímek na nich, s volným průchodem po celé délce, umožňující pokládání kabelů, opravy a kontroly kabelových vedení.
Kabelový kanál- neprůchozí konstrukce, uzavřená a částečně nebo zcela zakopaná v zemi, podlaze, stropu apod. a určená k uložení kabelů v ní, jejíž pokládku, kontrolu a opravu lze provádět pouze s odstraněnou podlahou.
Kabelová šachta- svislá kabelová konstrukce (obvykle obdélníkového průřezu), jejíž výška je několikanásobně větší než strana průřezu, vybavená držáky nebo žebříkem pro pohyb osob po ní (průchozí šachty) nebo plně nebo částečně odnímatelná stěna (neprůchozí šachty).
Kabelová podlaha- část stavby ohraničená podlahou a stropem nebo krytinou, přičemž vzdálenost mezi podlahou a vyčnívajícími částmi podlahy nebo krytiny je nejméně 1,8 m.
Dvojitá podlaha- dutina ohraničená stěnami místnosti, mezipodlahovým přesahem a podlahou místnosti vyjímatelnými deskami (na celé ploše nebo na její části).
Kabelový blok- kabelová konstrukce s trubkami (kanály) pro pokládku kabelů do nich as tím souvisejícími studnami.
Kabelová kamera- podzemní kabelová konstrukce, uzavřená hluchou snímatelnou betonovou deskou, určená pro pokládku kabelových průchodek nebo pro stahování kabelů do bloků. Komora, která má poklop pro vstup, se nazývá kabelová studna.
Stojan na kabely- nadzemní nebo pozemní otevřená horizontální nebo šikmá dlouhá kabelová konstrukce. Kabelový stojan může být průchozí nebo neprůchozí.
Kabelová galerie- nadzemní nebo nadzemní uzavřený (zcela nebo zčásti, např. bez bočních stěn) vodorovný nebo šikmý prodloužený průchod kabelu.

Požární bezpečnost

Vnitřní teplota kabelové kanály(tunely) by v létě neměla být o více než 10 °C nad venkovní teplotou.

V případě požárů v kabelových místnostech se v počátečním období hoření rozvíjí pomalu a až po určité době se rychlost šíření hoření výrazně zvyšuje. Praxe ukazuje, že při skutečných požárech v kabelových tunelech jsou pozorovány teploty až 600 °C a vyšší. Je to dáno tím, že v reálných podmínkách hoří kabely, které jsou dlouhodobě proudově zatěžovány a jejichž izolace se zevnitř zahřívá na teplotu 80°C a výše. Současné vznícení kabelů může nastat na několika místech a ve značných délkách. To je způsobeno tím, že kabel je zatížen a jeho izolace se zahřívá na teplotu blízkou teplotě samovznícení.

Kabel se skládá z mnoha konstrukčních prvků, k jejichž výrobě se používá široká škála hořlavých materiálů, včetně materiálů s nízkou teplotou vznícení, materiálů náchylných k doutnání. Také kovové prvky jsou součástí konstrukce kabelů a kabelových konstrukcí. V případě požáru nebo proudového přetížení se tyto prvky zahřejí na teplotu řádově 500-600 ˚C, která překračuje teplotu vznícení (250-350 ˚C) mnoha polymerních materiálů obsažených ve struktuře kabelu, a tedy jejich opětovné zapálení od zahřátých kovových prvků po zastavení dodávky hasiva. V tomto ohledu je nutné zvolit standardní indikátory pro dodávku hasicích látek, aby bylo zajištěno vyloučení hoření plamene a také vyloučena možnost opětovného vznícení.

Po dlouhou dobu se v kabelových místnostech používaly pěnové hasicí instalace. Provozní zkušenosti však odhalily řadu nedostatků:

omezená skladovatelnost pěnidla a nepřípustnost skladování jejich vodných roztoků;
nestabilita v práci;
složitost nastavení;
potřeba zvláštní péče o dávkovací zařízení pěnového koncentrátu;
rychlé zničení pěny při vysoké (asi 800 ° C) okolní teplotě v ohni.

Studie ukázaly, že stříkaná voda má vyšší hasicí schopnost ve srovnání se vzduchomechanickou pěnou, protože dobře zvlhčuje a ochlazuje hořící kabely a stavební konstrukce.

Lineární rychlost šíření plamene pro kabelové konstrukce (hořící kabely) je 1,1 m / min.

Vysokoteplotní supravodiče

HTSC drát

Ztráty v elektrických vedeních

Ztráty elektřiny v drátech závisí na síle proudu, proto při jeho přenosu na velké vzdálenosti se napětí mnohonásobně zvyšuje (současně snižuje sílu proudu) pomocí transformátoru, který při přenosu stejného výkonu, může výrazně snížit ztráty. S nárůstem napětí však začnou docházet k různým výbojovým jevům.

Venkovní vedení VN mají aktivní korónové ztráty (korónový výboj). Korónový výboj nastává, když je intenzita elektrického pole E (\ displaystyle E) na povrchu drátu překročí práh E k (\ styl zobrazení E_ (k)), který lze vypočítat pomocí Peakova empirického vzorce:
E k = 30,3 β (1 + 0,298 r β) (\ styl zobrazení E_ (k) = 30 (,) 3 \ beta \ vlevo ((1 + (\ frac (0 (,) 298) (\ sqrt (r \ beta )))) \ že jo)) kV / cm,
kde r (\ styl zobrazení r)- poloměr drátu v metrech, β (\ styl zobrazení \ beta)- poměr hustoty vzduchu k normálu.

Síla elektrického pole je přímo úměrná napětí na vodiči a je nepřímo úměrná jeho poloměru, proto je možné korónové ztráty řešit zvětšením poloměru vodičů a také (v menší míře) pomocí fázového rozdělení, tj. pomocí několika vodičů v každé fázi, držených speciálními distančními podložkami ve vzdálenosti 40-50 cm. Ztráty koruny jsou přibližně úměrné produktu U (U - U cr) (\ styl zobrazení U (U-U _ (\ text (cr)))).

Ztráty v AC přenosových vedeních

Důležitou veličinou, která ovlivňuje účinnost střídavých přenosových vedení, je hodnota, která charakterizuje poměr mezi činným a jalovým výkonem ve vedení - cos φ... Činný výkon - část celkového výkonu přenášeného vodiči a přenášeného na zátěž; Jalový výkon je výkon, který je generován vedením, jeho nabíjecím výkonem (kapacita mezi vedením a zemí), jakož i samotným generátorem, a je spotřebováván jalovou zátěží (indukční zátěž). Ztráty činného výkonu ve vedení také závisí na přenášeném jalovém výkonu. Čím větší je tok jalového výkonu, tím větší je ztráta činného výkonu.

Při délce AC přenosových linek více než několik tisíc kilometrů je pozorován další typ ztráty - rádiové emise. Protože tato délka je již srovnatelná s délkou elektromagnetické vlny o frekvenci 50 Hz ( λ = c / ν = (\ styl zobrazení \ lambda = c / \ nu =) 6 000 km, délka čtvrtvlnného vibrátoru λ / 4 = (\ styl zobrazení \ lambda / 4 =) 1500 km), drát funguje jako vyzařovací anténa.

Přirozený výkon a přenosová kapacita elektrického vedení

Přírodní síla

Vedení pro přenos energie má indukčnost a kapacitu. Kapacitní výkon je úměrný druhé mocnině napětí a je nezávislý na výkonu přenášeném vedením. Indukční výkon vedení je úměrný druhé mocnině proudu, a tedy i výkonu vedení. Při určité zátěži se indukční a kapacitní výkony vedení vyrovnají a vzájemně se vyruší. Linka se stává „ideálním“, spotřebovává tolik jalového výkonu, kolik generuje. Tato síla se nazývá přírodní síla. Je určena pouze lineární indukčností a kapacitou a nezávisí na délce vedení. Podle množství přirozeného výkonu lze zhruba posoudit přenosovou kapacitu elektrického vedení. Při přenosu takového výkonu na vedení dochází k minimálním ztrátám výkonu, jeho provozní režim je optimální. S fázovým dělením v důsledku poklesu indukčního odporu a zvýšení kapacitní vodivosti vedení roste přirozený výkon. Se zvětšováním vzdálenosti mezi dráty se přirozený výkon snižuje a naopak, aby se přirozený výkon zvýšil, je nutné zmenšit vzdálenost mezi dráty. Nejvyšší přirozený výkon mají kabelová vedení s vysokou kapacitní vodivostí a nízkou indukčností.

Šířka pásma

Přenosovou kapacitou se rozumí nejvyšší činný výkon ze tří fází přenosu, který lze přenášet v dlouhém ustáleném režimu s přihlédnutím k provozním a technickým omezením. Nejvyšší přenášený činný výkon přenosu výkonu je omezen podmínkami statické stability generátorů elektráren, vysílací a přijímací části elektrizační soustavy a přípustným výkonem pro ohřev vodičů vedení přípustným proudem. Z praxe provozování elektroenergetických soustav vyplývá, že přenosová kapacita výkonových přenosů 500 kV a výše je obvykle dána součinitelem statické stability, u výkonových přenosů 220-330 kV mohou nastat omezení jak z hlediska stability, tak i přípustnosti. vytápění, 110 kV a méně - pouze z hlediska vytápění.

Charakteristika průchodnosti venkovního elektrického vedení

Přeprava elektrické energie na střední a dlouhé vzdálenosti se nejčastěji provádí pomocí elektrického vedení umístěného ve volné přírodě. Jejich design musí vždy splňovat dva základní požadavky:

1. Spolehlivost přenosu vysokého výkonu;

2. Zajištění bezpečnosti osob, zvířat a zařízení.

Během provozu pod vlivem různých přírodních jevů spojených s hurikánovými poryvy větru, ledem, námrazou jsou elektrická vedení pravidelně vystavena zvýšenému mechanickému namáhání.

Pro komplexní řešení problémů bezpečné přepravy elektrické energie musí energetici zvednout napájené vodiče do velké výšky, rozmístit je v prostoru, izolovat je od stavebních prvků a namontovat je proudovými vodiči se zvýšenými průřezy na vysoké pevnostní podpěry.

Obecné uspořádání a uspořádání nadzemních přenosových vedení

Schematicky může být znázorněno jakékoli vedení pro přenos energie:

podpěry instalované v zemi;

dráty, kterými prochází proud;

lineární armatury namontované na podpěrách;

izolátory připevněné k armaturám a dodržení orientace vodičů ve vzduchovém prostoru.

Kromě prvků venkovního vedení je nutné zahrnout:

základy pro podpěry;

systém ochrany před bleskem;

uzemňovací zařízení.

Podpory jsou:

1.kotvení navržené tak, aby odolávalo silám napnutých drátů a vybavené napínacími zařízeními na armaturách;

2. mezilehlý, slouží k zajištění drátů přes nosné svorky.

Vzdálenost podél země mezi dvěma kotevními podpěrami se nazývá kotevní úsek nebo rozpětí a pro mezilehlé podpěry mezi sebou nebo s kotvou - mezilehlé.

Když nadzemní vedení pro přenos energie prochází přes vodní překážky, inženýrské stavby nebo jiné kritické objekty, jsou na koncích takové části instalovány podpěry s napínači drátu a vzdálenost mezi nimi se nazývá střední kotevní rozpětí.

Dráty mezi podpěrami nejsou nikdy taženy jako provázek – v přímé linii. Vždy se trochu prohýbají, jsou umístěny ve vzduchu, s ohledem na klimatické podmínky. Zároveň je však třeba vzít v úvahu bezpečnost jejich vzdálenosti od pozemních objektů:

povrchy kolejnic;

kontaktní dráty;

dopravní dálnice;

dráty komunikačních linek nebo jiných venkovních vedení;

průmyslová a jiná zařízení.

Volá se prověšení drátu z napnutého stavu. Mezi podpěrami se posuzuje různými způsoby, protože jejich vrcholy mohou být umístěny na stejné úrovni nebo s převýšeními.

Prověšení vzhledem k nejvyššímu otočnému bodu je vždy větší než nižší.

Rozměry, délka a provedení každého typu nadzemního přenosového vedení závisí na druhu proudu (střídavého nebo stejnosměrného) jím dopravované elektrické energie a velikosti jejího napětí, které může být menší než 0,4 kV nebo může dosahovat 1150 kV.

Uspořádání vodičů venkovního vedení

Protože elektrický proud prochází pouze v uzavřené smyčce, jsou spotřebiče napájeny nejméně dvěma vodiči. Podle tohoto principu jsou vytvořena jednoduchá jednofázová střídavá vzduchová vedení o napětí 220 voltů. Složitější elektrické obvody přenášejí energii ve tří nebo čtyřvodičovém obvodu s pevně izolovanou nebo uzemněnou nulou.

Průměr a kov drátu se volí pro návrhové zatížení každého vedení. Nejběžnějšími materiály jsou hliník a ocel. Mohou být vyrobeny jako jeden monolitický vodič pro nízkonapěťové obvody nebo tkané z vícevodičových struktur pro vysokonapěťová přenosová vedení.

Vnitřní mezidrátový prostor může být vyplněn neutrálním mazivem, které zvyšuje tepelnou odolnost, nebo ne.

Vícedrátové konstrukce z hliníkových drátů, které vedou dobrý proud, jsou vytvořeny s ocelovými jádry, která jsou navržena tak, aby absorbovala mechanická tahová zatížení a zabránila zlomení.

GOST udává klasifikaci otevřených vodičů pro nadzemní elektrické vedení a definuje jejich označení: M, A, AC, PSO, PS, ACKC, ASKP, ACS, ACO, ACS. V tomto případě jsou jednožilové dráty označeny velikostí průměru. Například zkratka PSO-5 zní „ocelový drát. vyrobeno s jedním jádrem o průměru 5 mm." Lankové vodiče pro elektrické vedení používají jiné označení, včetně označení dvěma čísly zapsanými přes zlomek:

první je celková plocha průřezu hliníkových vodičů v mm čtverečních;

druhá je plocha průřezu ocelové vložky (mm sq).

Kromě otevřených kovových vodičů se v moderních venkovních vedeních stále více používají dráty:

samonosné izolované;

chráněna extrudovaným polymerem, který chrání před vznikem zkratu při smetání fází větrem nebo při vrhání cizích předmětů ze země.

Nadzemní vedení postupně nahrazuje staré nezateplené konstrukce. Stále častěji se používají ve vnitřních sítích, vyrábí se z měděných nebo hliníkových vodičů potažených pryží s ochrannou vrstvou z dielektrických vláknitých materiálů nebo směsí PVC bez dodatečné vnější ochrany.

Aby se vyloučil výskyt koronového výboje velké délky, jsou vodiče VL-330 kV a vyšší napětí rozděleny do dalších toků.

Na VL-330 jsou dva vodiče namontovány vodorovně, u vedení 500 kV jsou zvýšeny na tři a umístěny na vrcholech rovnostranného trojúhelníku. U venkovních vedení 750 a 1150 kV se používá rozdělení do 4, 5 nebo 8 toků, umístěných v rozích vlastních rovnostranných polygonů.

Vznik "koruny" vede nejen ke ztrátám energie, ale také deformuje tvar sinusového kmitání. Proto proti tomu bojují konstruktivními metodami.

Podpůrné zařízení

Obvykle jsou vytvořeny podpěry pro zajištění drátů jednoho elektrický obvod... Ale na paralelních úsecích dvou linek lze použít jednu společnou podpěru, která je určena pro jejich společnou instalaci. Takové konstrukce se nazývají dvouokruhové.

Materiál pro výrobu podpěr může být:

1. profilované rohy z různých jakostí oceli;

2. klády stavebního dřeva impregnované sloučeninami proti rozkladu;

3. železobetonové konstrukce s vyztuženými táhly.

Nosné konstrukce ze dřeva jsou nejlevnější, ale i při dobré impregnaci a správné údržbě neslouží déle než 50 ÷ 60 let.

Podpěry venkovních vedení nad 1 kV se podle technického provedení liší od nízkonapěťových složitostí a výškou vodičů.

Vyrábějí se ve formě podlouhlých hranolů nebo kuželů se širokou základnou ve spodní části.

Jakákoli nosná konstrukce je vypočtena na mechanickou pevnost a stabilitu, má dostatečnou návrhovou rezervu pro stávající zatížení. Je však třeba mít na paměti, že během provozu jsou možné narušení jeho různých prvků v důsledku koroze, nárazu, nedodržení instalační technologie.

To vede k oslabení tuhosti jednotlivé konstrukce, deformacím a někdy pádům podpěr. Často k takovým případům dochází v těch okamžicích, kdy lidé pracují na podpěrách, demontáži nebo tahu drátů a vytvářejí proměnlivé axiální síly.

Z tohoto důvodu se přijímání týmu montérů k práci ve výšce od nosné konstrukce provádí po kontrole jejich technického stavu s posouzením kvality její zakopané části v zemi.

Izolační zařízení

Na nadzemních přenosových vedeních se k oddělení částí elektrického obvodu vedoucích proud mezi sebou a od mechanických prvků nosné konstrukce používají výrobky vyrobené z materiálů s vysokými dielektrickými vlastnostmi s ÷ Ohm. Nazývají se izolátory a jsou vyrobeny z:

porcelán (keramika);

sklenka;

polymerní materiály.

Konstrukce a rozměry izolátorů závisí na:

na velikosti dynamického a statického zatížení, které na ně působí;

hodnoty efektivního napětí elektrické instalace;

operační podmínky.

Komplikovaný tvar povrchu, pracující pod vlivem různých atmosférických jevů, vytváří zvýšenou dráhu pro tok případného elektrického výboje.

Izolátory instalované na venkovních vedeních pro upevnění vodičů jsou rozděleny do dvou skupin:

1. čep;

2. pozastaveno.

Keramické modely

Porcelánové nebo keramické kolíkové jednoduché izolátory našly větší uplatnění na venkovních vedeních do 1 kV, i když fungují na vedeních do 35 kV včetně. Používají se však pod podmínkou, že jsou upevněny dráty malých průřezů, které vytvářejí malé tažné síly.

Girlandy závěsných porcelánových izolátorů se instalují na vedení od 35 kV.

Sada jednoho porcelánového závěsného izolátoru obsahuje dielektrické tělo a uzávěr z tvárné litiny. Obě tyto části drží pohromadě speciální ocelová tyč. Celkový počet takových prvků v girlandě je určen:

hodnota napětí venkovního vedení;

podpůrné konstrukce;

zvláštnosti provozu zařízení.

S rostoucím napětím v síti se přidává počet izolátorů v řetězci. Například pro venkovní vedení 35 kV stačí nainstalovat 2 nebo 3 a pro 110 kV bude zapotřebí 6 ÷ 7.

Skleněné izolátory

Tyto vzory mají oproti porcelánovým řadu výhod:

nepřítomnost vnitřních defektů v izolačním materiálu, které ovlivňují tvorbu svodových proudů;

zvýšená pevnost vůči kroutícím silám;

průhlednost struktury, která umožňuje vizuálně posoudit stav a řídit úhel polarizace světelného toku;

nedostatek známek stárnutí;

automatizace výroby a tavení.

Nevýhody skleněných izolátorů jsou:

slabá odolnost proti vandalům;

nízká rázová houževnatost;

možnost poškození během přepravy a instalace mechanickými silami.

Polymerové izolátory

Mají zvýšenou mechanickou pevnost a hmotnost sníženou až o 90 % ve srovnání s keramickými a skleněnými protějšky. Mezi další výhody patří:

snadná instalace;

větší odolnost vůči znečištění z atmosféry, což však nevylučuje nutnost periodického čištění jejich povrchu;

hydrofobnost;

dobrá náchylnost k přepětí;

zvýšená odolnost proti vandalům.

Trvanlivost polymerních materiálů závisí také na provozních podmínkách. V prostředí ovzduší se zvýšeným znečištěním z průmyslových podniků mohou polymery vykazovat jevy „křehkého lomu“, které spočívají v postupné změně vlastností vnitřní struktury pod vlivem chemických reakcí znečišťujících látek a atmosférické vlhkosti, vyskytujících se v kombinaci s el. procesy.

Když vandalové střílí do polymerových izolátorů brokem nebo kulkami, materiál obvykle není úplně zničen, jako je sklo. Nejčastěji střela nebo kulka proletí přímo skrz nebo se zasekne v těle sukně. Ale dielektrické vlastnosti jsou stále podceňovány a poškozené prvky v girlandě vyžadují výměnu.

Proto musí být takové zařízení pravidelně kontrolováno metodami vizuální kontroly. A odhalit takové poškození bez optických přístrojů je téměř nemožné.

Armatury venkovního vedení

Pro upevnění izolátorů na podpěru venkovního vedení, jejich sestavení do girland a upevnění vodičů s proudem k nim se vyrábějí speciální upevňovací prvky, které se obvykle nazývají tvarovky vedení.

Podle prováděných úkolů se armatury dělí do následujících skupin:

závěs, určený ke spojení závěsných prvků různé způsoby;

napětí, které slouží k upevnění napínacích svorek k drátům a girlandám kotevních podpěr;

podpírání, provádění zadržování upevňovacích prvků drátů, smyček a sestav obrazovek;

ochranné, určené k zachování výkonu zařízení nadzemního vedení při vystavení atmosférickým výbojům a mechanickým vibracím;

spojovací, sestávající z oválných konektorů a termitových patron;

Kontakt;

spirála;

instalace kolíkových izolátorů;

instalace samonosných izolovaných vodičů.

Každá z uvedených skupin má široký sortiment detailů a vyžaduje pečlivější studium. Například pouze ochranné kování zahrnuje:

ochranné rohy;

kroužky a obrazovky;

zachycovače;

tlumiče vibrací.

Ochranné houkačky vytvářejí jiskřiště, odvádějí vznikající elektrický oblouk při překrytí izolace a chrání tak zařízení venkovního vedení.

Kroužky a clony odvádějí oblouk od povrchu izolátoru, zlepšují rozložení napětí po celé ploše struny.

Svodiče chrání zařízení před přepěťovými vlnami generovanými údery blesku. Mohou být použity na bázi trubkových konstrukcí z vinylových plastových nebo vlákno-bakelitových trubek s elektrodami nebo mohou být vyrobeny z ventilových prvků.

Tlumiče vibrací fungují na lanech a drátech, zabraňují poškození únavovým namáháním způsobeným vibracemi a vibracemi.

Uzemňovací zařízení venkovních vedení

Nutnost přezemnění podpěr venkovního vedení je způsobena požadavky na bezpečný provoz při nouzových režimech a bleskových přepětích. Odpor smyčky uzemňovacího zařízení by neměl překročit 30 ohmů.

U kovových podpěr musí být všechny upevňovací prvky a výztuže připojeny k vodiči PEN a u železobetonu kombinovaná nula spojuje všechny vzpěry a výztuže vzpěr.

Na podpěrách ze dřeva, kovu a železobetonu nejsou při instalaci samonosného izolovaného izolovaného drátu uzemněny čepy a háky, s výjimkou případů, kdy je nutné znovu uzemnit kvůli přepěťové ochraně.

Háčky a kolíky namontované na podpěře jsou spojeny se zemní smyčkou přivařením pomocí ocelového drátu nebo tyče o průměru ne tenčí než 6 mm s povinnou přítomností antikorozního povlaku.

Na železobetonových podpěrách pro zemnící sestup se používají kovové armatury. Všechny kontaktní spoje zemnících vodičů jsou přivařeny nebo upnuty do speciálního šroubu.

Podpěry venkovního elektrického vedení o napětí 330 kV a vyšším nejsou z důvodu náročnosti realizace uzemněny technická řešení pro zajištění bezpečného dotykového a krokového napětí. Ochranám vysokorychlostního vedení jsou v tomto případě přiřazeny funkce ochranného uzemnění.

Hlavními prvky venkovního vedení jsou dráty, izolátory, lineární tvarovky, podpěry a základy. Na venkovních vedeních střídavého třífázového proudu jsou zavěšeny alespoň tři vodiče, které tvoří jeden obvod; na nadzemním vedení stejnosměrného proudu - minimálně dva vodiče.

Podle počtu okruhů se venkovní vedení dělí na jedno, dva a víceokruhové. Počet obvodů je dán schématem napájení a potřebou jeho redundance. Pokud schéma napájení vyžaduje dva okruhy, pak mohou být tyto okruhy zavěšeny na dvou samostatných jednookruhových venkovních vedeních s jednookruhovými podpěrami nebo na jednom dvouokruhovém venkovním vedení s dvouokruhovými podpěrami. Vzdálenost / mezi sousedními podpěrami se nazývá rozpětí a vzdálenost mezi podpěrami kotevního typu se nazývá kotevní sekce.

Dráty zavěšené na izolátorech (A, - délka girlandy) k podpěrám (obrázek 5.1, a) se prohýbají podél trolejového vedení. Vzdálenost od závěsného bodu k nejnižšímu bodu drátu se nazývá průvěs /. Určuje velikost přiblížení drátu k zemi A, která se pro obydlenou oblast rovná: k povrchu země do 35 a PO kV - 7 m; 220 kV - 8 m; na budovy nebo stavby do 35 kV - 3 m; 110 kV - 4 m; 220 kV - 5 m. Délka rozpětí / je dána ekonomickými podmínkami. Délka rozpětí do 1 kV je obvykle 30 ... 75 m; PO kV - 150 ... 200 m; 220 kV - až 400 m.

Odrůdy podpory přenosu síly

V závislosti na způsobu zavěšení drátů jsou podpěry:

mezilehlý, na kterém jsou dráty upevněny v nosných svorkách;
kotevní typ, používaný pro napínání drátů; na těchto podpěrách jsou dráty upevněny v napínacích svorkách;
úhlové, které jsou instalovány v úhlech otáčení venkovních vedení se zavěšením drátů v nosných svorkách; mohou být mezilehlé, odbočné a rohové, koncové, rohové kotvící.

Zvětšeně jsou podpěry venkovních vedení nad 1 kV rozděleny na dva typy kotevních, které plně vnímají napětí drátů a kabelů v sousedních rozpětích; střední, nevnímající napětí drátů nebo částečně vnímající.

Na venkovních vedeních se používají dřevěné podpěry (obr. 5L, b, c), dřevěné podpěry nové generace (obr. 5.1, d), ocelové (obr. 5.1, e) a železobetonové podpěry.

Dřevěné sloupy venkovního vedení

Dřevěné sloupy venkovního vedení jsou stále běžné v zemích s lesními rezervacemi. Výhody dřeva jako materiálu pro podpěry jsou: nízká měrná hmotnost, vysoká mechanická pevnost, dobré elektroizolační vlastnosti, přírodní kruhový sortiment. Nevýhodou dřeva je jeho hniloba, ke snížení kterého se používají antiseptika.

Efektivní metoda bojem proti hnilobě je impregnace dřeva mastnými antiseptiky. V USA probíhá přechod na lepené dřevěné kůly.

Pro venkovní vedení s napětím 20 a 35 kV, na kterých jsou použity kolíkové izolátory, je vhodné použít jednosloupové podpěry ve tvaru svíčky s trojúhelníkovým uspořádáním drátů. Na nadzemních přenosových vedeních 6-35 kV s kolíkovými izolátory pro jakékoli uspořádání vodičů nesmí být vzdálenost mezi nimi D, m menší než hodnoty určené vzorcem

kde U - čáry, kV; - největší prověšená šipka odpovídající celkovému rozpětí, m; B - tloušťka ledové stěny, mm (ne více než 20 mm).

Pro venkovní vedení 35 kV a více se zavěšenými izolátory s vodorovným uspořádáním vodičů je minimální vzdálenost mezi vodiči m určena vzorcem

Stojan podpěry je vyroben z kompozitu: horní část (samotný stojan) je vyrobena z kulatiny délky 6,5 ... 8,5 m a spodní část (tzv. nevlastní syn) je vyrobena ze železobetonu o průřezu 20 x 20 cm, délky 4,25 a 6,25 m nebo z kulatiny délky 4,5 ... 6,5 m. Kompozitní podpěry se železobetonovým nevlastním synem kombinují výhody železobetonových a dřevěných podpěr: odolnost proti blesku a rozpadu v místě kontaktu se zemí. Spojení hřebenu s nevlastním synem se provádí drátěnými sponami z ocelového drátu o průměru 4 ... 6 mm, napnutých pomocí zákrutu nebo napínacího šroubu.

Kotevní a mezilehlé rohové podpěry pro venkovní vedení 6-10 kV jsou vyrobeny ve formě konstrukce ve tvaru A s kompozitními sloupky.

Ocelové tyče pro přenos energie

Jsou široce používány na venkovních vedeních s napětím 35 kV a vyšším.

Podle návrhu mohou být ocelové podpěry dvou typů:

věž nebo jednosloupový (viz obr.5.1, d);
portálu, které se podle způsobu upevnění dělí na samostatně stojící podpěry a podpěry na chlapech.

Výhodou ocelových podpěr je jejich vysoká pevnost, nevýhodou náchylnost ke korozi, která vyžaduje periodické lakování nebo aplikaci antikorozního nátěru za provozu.

Podpěry jsou vyrobeny z válcované oceli (používá se hlavně rovnoramenný roh); vysoké přechodové podpěry mohou být vyrobeny z ocelových trubek. Ve spojích prvků je použit ocelový plech různé tloušťky. Bez ohledu na provedení jsou ocelové podpěry provedeny ve formě prostorových příhradových konstrukcí.

Železobetonové přenosové věže

Ve srovnání s kovovými jsou odolnější a hospodárnější v provozu, protože vyžadují méně údržby a oprav (pokud vezmeme životní cyklus, pak jsou železobetonové energeticky náročnější). Hlavní výhodou železobetonových podpěr je snížení spotřeby oceli o 40 ... 75%, nevýhodou je velká hmotnost. Podle způsobu výroby se železobetonové podpěry dělí na betonované na místě instalace (takové podpěry se většinou používají v zahraničí) a vyráběné v továrně.

Upevnění příčníků ke kmeni železobetonové podpěry se provádí pomocí šroubů procházejících speciálními otvory ve stojanu nebo pomocí ocelových svorek pokrývajících kufr a majících čepy pro připevnění konců příčných tětiv k nim. Kovové traverzy jsou předem žárově zinkovány, takže nevyžadují zvláštní péči a dohled při dlouhodobém provozu.

Dráty venkovního vedení jsou vyrobeny neizolované, sestávající z jednoho nebo více kroucených drátů. Jednožilové dráty, nazývané jednožilové (vyrábějí se o průřezu 1 až 10 mm2), mají nižší pevnost a používají se pouze na venkovních vedeních s napětím do 1 kV. Lankové dráty, stočené z několika drátů, se používají na venkovních vedeních všech napětí.

Materiály drátů a kabelů musí mít vysokou elektrickou vodivost, mít dostatečnou pevnost, odolávat atmosférickým vlivům (v tomto ohledu mají největší odolnost měděné a bronzové dráty, hliníkové dráty podléhají korozi zejména na mořském pobřeží, kde vzduch obsahuje soli, ocelové dráty se ničí i za normálních atmosférických podmínek).

Pro venkovní vedení se používají jednodrátové ocelové dráty o průměru 3,5; 4 a 5 mm a měděné dráty do průměru 10 mm. Omezení spodní hranice je dáno tím, že dráty menšího průměru mají nedostatečnou mechanickou pevnost. Horní mez je omezena tím, že ohyby jednožilového drátu o větším průměru mohou způsobit takové trvalé deformace v jeho vnějších vrstvách, které sníží jeho mechanickou pevnost.

Splétané dráty, stočené z několika drátů, jsou velmi ohebné; takové dráty lze vyrobit s libovolným průřezem (vyrábějí se s průřezem od 1,0 do 500 mm2).

Průměry jednotlivých drátů a jejich počet se volí tak, aby součet průřezů jednotlivých drátů dal požadovaný celkový průřez drátu.

Lankové dráty jsou zpravidla vyráběny z kruhových drátů, přičemž jeden nebo více drátů stejného průměru je umístěno uprostřed. Délka krouceného drátu je o něco delší než délka drátu měřená podél jeho osy. To způsobí zvýšení skutečné hmotnosti drátu o 1 ... 2 % ve srovnání s teoretickou hmotností, která se získá vynásobením průřezu drátu délkou a hustotou. Všechny výpočty jsou založeny na skutečné hmotnosti drátu uvedené v příslušných normách.

Značky holého drátu znamenají:

písmena M, A, AC, PS - materiál drátu;
v číslech - řez v milimetrech čtverečních.

Hliníkový drát A může být:

Třída AT (pevná nestárnoucí)
AM (měkké žíhané) slitiny АН, АЖ;
АС, АСХС - z ocelového jádra a hliníkových drátů;
PS - vyrobeno z ocelových drátů;
PST - vyrobeno z pozinkovaného ocelového drátu.

Například A50 označuje hliníkový drát o průřezu 50 mm2;

AC50 / 8 - ocelovo-hliníkový drát o průřezu hliníkové části 50 mm2, ocelové jádro 8 mm2 (v elektrických výpočtech se bere v úvahu pouze vodivost hliníkové části drátu);
PSTZ, 5, PST4, PST5 - jednodrátové ocelové dráty, kde čísla odpovídají průměru drátu v milimetrech.

Ocelové kabely používané na venkovních vedeních jako kabely ochrany před bleskem jsou vyrobeny z pozinkovaného drátu; jejich průřez musí být minimálně 25 mm2. Na venkovních vedeních s napětím 35 kV se používají kabely o průřezu 35 mm2; na vedení PO kV - 50 mm2; na vedeních 220 kV a vyšších -70 mm2.

Průřez lankových vodičů různých značek je určen pro venkovní vedení s napětím do 35 kV podle podmínek mechanické pevnosti a pro venkovní vedení s napětím PO kV a vyšším - podle podmínek korony. ztráty. Na venkovních vedeních při křížení různých inženýrských staveb (komunikační vedení, železnice a dálnice atd.) je nutné zajistit vyšší spolehlivost, proto by měly být zvýšeny minimální průřezy vodičů v roztečích křižovatek (tab. 5.2). .

Když je proudění vzduchu kolem drátů nasměrováno přes osu venkovního vedení nebo pod úhlem k této ose, vznikají víry ze závětrné strany drátu. Když se frekvence tvorby a pohybu vírů shoduje s jednou z frekvencí přirozených vibrací, drát začne vibrovat ve vertikální rovině.

Takové vibrace drátu s amplitudou 2 ... 35 mm, vlnovou délkou 1 ... 20 m a frekvencí 5 ... 60 Hz se nazývají vibrace.

Obvykle jsou vibrace drátů pozorovány při rychlosti větru 0,6 ... 12,0 m / s;

Ocelové dráty nejsou povoleny v rozpětích nad potrubím a železnicí.

Vibrace se typicky vyskytují v rozpětí delších než 120 m a na otevřených prostranstvích. Nebezpečí vibrací spočívá v přetržení jednotlivých drátů drátu v oblastech jejich výstupu ze svorek v důsledku zvýšení mechanického namáhání. Proměnné vznikají periodickým ohýbáním drátů v důsledku vibrací a hlavní tahová napětí zůstávají v zavěšeném drátu.

Ochrana proti vibracím není vyžadována v rozpětích do 120 m dlouhých; části jakéhokoli nadzemního vedení chráněné před bočním větrem nepodléhají ochraně; na velkých přechodech řek a vodních ploch je nutná ochrana bez ohledu na dráty. Na venkovních vedeních s napětím 35 ... 220 kV a vyšším se ochrana proti vibracím provádí instalací tlumičů vibrací zavěšených na ocelovém lanku, které absorbují energii vibrujících drátů se snížením amplitudy vibrací kolem svorek.

U ledu je pozorován takzvaný tanec drátů, který je stejně jako vibrace buzen větrem, ale liší se od vibrací větší amplitudou, dosahující 12 ... 14 m, a delší vlnovou délkou (s jednou a dvěma půlvlny za letu). V rovině kolmé k ose venkovního vedení drát Při napětí 35 - 220 kV jsou dráty izolovány od podpěr girlandami závěsných izolátorů. Kolíkové izolátory se používají k izolaci venkovních vedení 6 -35 kV.

Při průchodu dráty venkovního vedení uvolňuje teplo a zahřívá drát. Pod vlivem zahřívání se dráty vyskytují:

prodloužení drátu, zvýšení průhybu, změna vzdálenosti k zemi;
změna napětí drátu a jeho schopnosti snášet mechanické namáhání;
změna odporu drátu, tedy změna ztráty elektrického výkonu a energie.

Všechny podmínky se mohou měnit za stálosti parametrů prostředí nebo se mohou měnit společně, což ovlivňuje provoz trolejového vedení. Během provozu nadzemního vedení se předpokládá, že při jmenovitém zatěžovacím proudu je teplota drátu 60 ... 70 ″ C. Teplota drátu bude určena současnými účinky tvorby tepla a chlazení nebo odvodu tepla. Odvod tepla nadzemním vedením se zvyšuje se zvýšením rychlosti větru a snížením okolní teploty.

Při poklesu teploty vzduchu od +40 do 40 °C a zvýšení rychlosti větru z 1 na 20 m/s se tepelné ztráty pohybují od 50 do 1000 W/m. Při kladných okolních teplotách (0 ... 40 ° C) a nízkých rychlostech větru (1 ... 5 m / s) jsou tepelné ztráty 75 ... 200 W / m.

Chcete-li určit vliv přetížení na zvýšení ztrát, nejprve určete

kde RQ je odpor drátu při teplotě 02, Ohm; R0] - odpor drátu při teplotě odpovídající návrhovému zatížení za provozních podmínek, Ohm; А / .у.с - koeficient zvýšení teploty odporu, Ohm / ° С.

Zvýšení odporu drátu ve srovnání s odporem odpovídajícím návrhovému zatížení je možné při přetížení 30% o 12% a při přetížení 50% - o 16%

Lze očekávat zvýšení ztráty AU při přetížení až o 30 %:

při výpočtu venkovního vedení pro AU = 5 % Ap / 30 = 5,6 %;
při výpočtu venkovního vedení pro A17 = 10 % D? / 30 = 11,2 %.

Při přetížení venkovního vedení do 50% bude nárůst ztrát 5,8, resp. 11,6%. S přihlédnutím k rozvrhu zatížení lze poznamenat, že při přetížení venkovního vedení až na 50% ztráty na krátkou dobu překračují přípustné standardní hodnoty o 0,8 ... 1,6%, což významně neovlivňuje kvalitu elektřiny.

Aplikace drátu SIP

Od počátku století se rozšířily nízkonapěťové nadzemní sítě, vyrobené jako samonosný systém izolovaných vodičů (SIP).

Samonosný izolovaný drát se používá ve městech jako povinná pokládka, jako dálnice ve venkovských oblastech s nízkou hustotou obyvatelstva, odbočky ke spotřebitelům. Způsoby pokládky samonosného izolovaného drátu jsou různé: zatažení za podpěry; táhnoucí se podél fasád budov; pokládání podél fasád.

Konstrukce samonosného izolovaného drátu (jednopólového pancéřovaného a nepancéřovaného, trojpólového s izolovaným nebo holým nosným neutrálem) se obecně skládá z měděného nebo hliníkového vodičového lankového jádra obklopeného vnitřním polovodičovým extrudovaným stíněním, dále - izolace ze šitého polyetylénu, polyethylenu popř. PVC. Těsnost je zajištěna práškovou a komponovanou páskou, na které je za použití extrudovaného olova kovové stínění z mědi nebo hliníku ve formě spirálově kladených závitů nebo pásky.

Na horní části polštáře kabelového pancíře vyrobeného z papíru, PVC, polyethylenu je pancíř vyroben z hliníku ve formě sítě pásů a nití. Vnější ochrana je vyrobena z PVC, polyetylenu bez helogu. Rozpětí těsnění, vypočtené s přihlédnutím k jeho teplotě a průřezu vodičů (nejméně 25 mm2 pro dálnice a 16 mm2 pro odbočky ke vstupům pro spotřebitele, 10 mm2 pro ocelovo-hliníkový drát) jsou od 40 do 90 m .

S mírným nárůstem nákladů (cca 20%) oproti holým vodičům se spolehlivost a bezpečnost vedení vybaveného samonosným izolovaným vodičem zvyšuje na úroveň spolehlivosti a bezpečnosti kabelových vedení. Jednou z výhod venkovních vedení s izolovanými VLI dráty oproti klasickým elektrickým vedením je snížení ztrát a výkonu v důsledku snížení reaktance. Parametry přímé sekvence:

ASB95 - R = 0,31 Ohm/km; X = 0,078 Ohm/km;
SIP495 - 0,33 a 0,078 Ohm / km;
SIP4120 - 0,26 a 0,078 Ohm / km;
AC120 - 0,27 a 0,29 Ohm / km.

Účinek snížení ztrát při použití samonosného izolovaného drátu a konstantního zatěžovacího proudu může být od 9 do 47%, ztráty výkonu - 18%.

Nadzemní elektrická vedení se rozlišují podle řady kritérií. Zde je obecná klasifikace.

I. Podle povahy proudu

Výkres. Venkovní vedení 800 kV DC

V současné době se přenos elektrické energie provádí převážně na střídavý proud. Je to dáno tím, že naprostá většina zdrojů elektrické energie generuje střídavé napětí(výjimkou jsou některé nekonvenční zdroje elektrické energie, např. solární elektrárny) a hlavními spotřebiteli jsou střídavé stroje.

V některých případech je výhodnější přenos elektrické energie stejnosměrným proudem. Uspořádání stejnosměrného přenosu je znázorněno na obrázku níže. Pro snížení zátěžových ztrát ve vedení při přenosu elektřiny na stejnosměrný i střídavý proud se přenosové napětí zvyšuje pomocí transformátorů. Kromě toho při organizování přenosu stejnosměrného proudu ze zdroje ke spotřebiteli je nutné přeměnit elektrickou energii ze střídavého proudu na stejnosměrný proud (pomocí usměrňovače) a naopak (pomocí měniče).

Výkres. Schémata pro organizaci přenosu elektrické energie na střídavý (a) a stejnosměrný (b) proud: G - generátor (zdroj energie), T1 - zvyšovací transformátor, T2 - snižovací transformátor, V - usměrňovač, I - střídač, N - zátěž (spotřebitel).

Výhody stejnosměrného přenosu elektřiny nadzemním vedením jsou následující:

Konstrukce nadzemního vedení je levnější, protože přenos stejnosměrné elektřiny lze provádět pomocí jednoho (monopolární obvod) nebo dvou (bipolární obvod) vodičů.
Přenos výkonu lze provádět mezi energetickými systémy, které nejsou synchronizovány ve frekvenci a fázi.
Při přenosu velkého množství elektřiny na velké vzdálenosti jsou ztráty ve stejnosměrných přenosových vedeních menší než při přenosu na střídavý proud.
Hranice přenášeného výkonu z hlediska stability elektrizační soustavy je vyšší než u AC vedení.

Hlavní nevýhodou přenosu stejnosměrného výkonu je nutnost použití měničů střídavého proudu na stejnosměrný (usměrňovače) a naopak stejnosměrného proudu na střídavý proud (střídačů) a s tím spojené dodatečné kapitálové náklady a dodatečné ztráty na přeměnu elektřiny.

Stejnosměrná venkovní vedení nejsou v současné době příliš využívána, proto v budoucnu zvážíme instalaci a provozování AC venkovních vedení.

II. Po domluvě

Ultradálková venkovní vedení s napětím 500 kV a vyšším (určená pro propojení jednotlivých energetických soustav).
Kmenová venkovní vedení o napětí 220 a 330 kV (určená k přenosu energie z výkonných elektráren, dále k propojování energetických soustav a sdružování elektráren v rámci elektráren - např. propojují elektrárny s distribučními místy).
Distribuční venkovní vedení o napětí 35 a 110 kV (určená pro napájení podniků a sídel velkých regionů - propojují distribuční místa se spotřebiteli)
Nadzemní vedení 20 kV a méně, zásobující spotřebitele elektřinou.

III. Podle napětí

Venkovní vedení do 1000 V (nadzemní vedení nízkého napětí).
Venkovní vedení nad 1000 V (vysokonapěťová venkovní vedení):

Vzduchová vedení se nazývají vedení určená pro přenos a distribuci EE prostřednictvím vodičů umístěných ve volném prostoru a podepřených podpěrami a izolátory. Nadzemní přenosová vedení jsou konstruována a provozována v nejrůznějších klimatických podmínkách a geografických oblastech, které jsou vystaveny atmosférickým vlivům (vítr, led, déšť, změny teplot).

V tomto ohledu by měla být venkovní vedení budována s přihlédnutím k atmosférickým jevům, znečištění ovzduší, podmínkám kladení (řídce osídlené oblasti, území města, podniky) atd. Z rozboru podmínek venkovních vedení vyplývá, že materiály a konstrukce trolejového vedení. vedení musí splňovat řadu požadavků: ekonomicky přijatelné náklady, dobrá elektrická vodivost a dostatečná mechanická pevnost materiálů vodičů a kabelů, jejich odolnost proti korozi, chemickým vlivům; vedení musí být elektricky a ekologicky bezpečné, zabírat minimální plochu.

Konstruktivní návrh venkovního vedení. Hlavními konstrukčními prvky venkovních vedení jsou podpěry, dráty, kabely ochrany před bleskem, izolátory a lineární tvarovky.

Z hlediska provedení podpěr jsou nejčastější jedno a dvouokruhová venkovní vedení. Na trase trati lze postavit až čtyři okruhy. Trasa vedení - pás pozemku, na kterém je vedení budováno. Jeden okruh vysokonapěťového nadzemního vedení spojuje tři vodiče (sady vodičů) třífázového vedení v nízkonapěťovém vedení - od tří do pěti vodičů. Obecně je konstrukční část venkovního vedení (obr. 3.1) charakterizována typem podpěr, délkami rozpětí, celkovými rozměry, fázovým provedením a počtem izolátorů.

Délky rozpětí trolejového vedení l jsou voleny z ekonomických důvodů, jelikož se zvětšováním délky rozpětí se zvětšuje průvěs drátů, je nutné zvýšit výšku podpěr H, aby nedošlo k porušení přípustného rozměru el. čára h (obrázek 3.1, b), zatímco počet podpěr a izolátorů na lince. Rozměr vedení - nejmenší vzdálenost od nejnižšího bodu vodiče k zemi (voda, vozovka) by měla být taková, aby byla zajištěna bezpečnost pohybu osob a vozidel pod vedením.

Tato vzdálenost závisí na jmenovitém síťovém napětí a místních podmínkách (obydlené, neobydlené). Vzdálenost mezi sousedními fázemi vedení závisí především na jeho jmenovitém napětí. Návrh fáze nadzemního vedení je dán především počtem vodičů ve fázi. Pokud se fáze provádí s několika vodiči, nazývá se rozdělení. Fáze nadzemního vedení vysokého a ultravysokého napětí jsou rozděleny. V tomto případě jsou použity dva dráty v jedné fázi při 330 (220) kV, tři při 500 kV, čtyři až pět při 750 kV, osm, jedenáct při 1150 kV.

Podpěry venkovního vedení. Podpěry nadzemního vedení jsou konstrukce určené k podepření drátů v požadované výšce nad zemí, vodou nebo nějakým druhem inženýrské stavby. Navíc jsou v nutných případech na podpěry zavěšeny ocelové uzemněné kabely, které chrání dráty před přímým úderem blesku a souvisejícím přepětím.

Typy a provedení podpěr jsou různé. Podle účelu a umístění trolejového vedení na trase se dělí na mezilehlá a kotevní vedení. Podpěry se liší materiálem, provedením a způsobem upevnění, kabelovým svazkem. V závislosti na materiálu jsou vyrobeny ze dřeva, železobetonu a kovu.

Střední podpory ty nejjednodušší slouží k podepření drátů v přímých úsecích vedení. Jsou nejběžnější; jejich podíl je v průměru 80-90 % z celkového počtu podpěr venkovního vedení. Vodiče se k nim upevňují pomocí nosných (závěsných) šňůr izolátorů nebo kolíkových izolátorů. Mezilehlé podpěry jsou v běžném provozu zatíženy především vlastní hmotností vodičů, kabelů a izolátorů, závěsné šňůry izolátorů visí svisle.

Kotevní podpěry instalované v místech tuhého upevnění drátů; dělí se na koncové, rohové, střední a speciální. Kotevní podpěry, určené pro podélné a příčné složky tahu drátů (napínací struny izolátorů jsou umístěny vodorovně), jsou vystaveny největšímu zatížení, proto jsou mnohem složitější a dražší než střední; jejich počet na každém řádku by měl být minimální.

Zejména koncové a rohové podpěry, instalované na konci nebo na odbočce linky, jsou vystaveny neustálému napětí na drátech a kabelech: jednostranné nebo podél výsledného úhlu natočení; mezilehlá kotva, instalovaná na dlouhých rovných úsecích, jsou také počítány pro jednostranné pnutí, ke kterému může dojít, když se část drátů přetrhne v rozpětí sousedícím s podpěrou.

Speciální podpory jsou následujících typů: přechodové - pro velká rozpětí překračování řek, roklí; odbočné tratě - pro výrobu větví z hlavní tratě; transpoziční - změnit pořadí uspořádání drátů na podpěře.

Spolu s účelem (typem) je návrh podpěry dán počtem venkovních vedení a vzájemným uspořádáním vodičů (fází). Podpěry (a vedení) se vyrábí v jedno nebo dvouokruhové verzi, přičemž dráty na podpěrách mohou být umístěny do trojúhelníku, vodorovně, obráceného "stromu" a šestiúhelníku nebo "sudu" (obr. 3.2).

Asymetrické uspořádání fázových vodičů vůči sobě (obr. 3.2) způsobuje nepodobnost indukčností a kapacit různých fází. Pro zajištění symetrie třífázového systému a fázového vyrovnání jalových parametrů na dlouhých vedeních (více než 100 km) s napětím 110 kV a vyšším jsou vodiče v obvodu přeskupeny (transponovány) pomocí vhodných podpěr.

Při plném cyklu transpozice zaujímá každý drát (fáze) rovnoměrně po délce vedení pozici všech tří fází na podpěře za sebou (obr. 3.3).

Dřevěné podpěry(obr. 3.4) jsou vyrobeny z borovice nebo modřínu a používají se na vedení s napětím do 110 kV v lesních oblastech, v dnešní době je to stále méně. Hlavními prvky podpěr jsou nevlastní syny (příponky) 1, sloupky 2, traverzy 3, výztuhy 4, spodní příčné nosníky 6 a příčníky 5. Podpěry se snadno vyrábějí, jsou levné a snadno se přepravují. Jejich hlavní nevýhodou je křehkost způsobená hnilobou dřeva, a to i přes jeho ošetření antiseptikem. Použití železobetonových nevlastních dětí (příponek) zvyšuje životnost podpěr až na 20-25 let.

Železobetonové podpěry (obr. 3.5) se nejvíce používají na vedeních s napětím do 750 kV. Mohou být volně stojící (střední) a s chlapy (kotva). Železobetonové sloupy jsou odolnější než dřevěné, snadno se obsluhují, jsou levnější než kovové.

Kovové (ocelové) podpěry (obr. 3.6) se používají na vedení s napětím 35 kV a vyšším. Mezi hlavní prvky patří regály 1, traverzy 2, odolné vůči kabelům 3, kluci 4 a základ 5. Jsou pevné a spolehlivé, ale jsou poměrně náročné na kov, zabírají velkou plochu, vyžadují speciální železobetonové základy pro instalaci a během provoz musí být natřen pro ochranu proti korozi.

Kovové podpěry se používají v případech, kdy je technicky obtížné a neekonomické stavět venkovní vedení na dřevěných a železobetonových podpěrách (přechody přes řeky, soutěsky, zhotovení kohoutků z venkovního vedení apod.).

V Rusku byly vyvinuty jednotné kovové a železobetonové podpěry odlišné typy pro venkovní vedení všech napětí, což umožňuje jejich sériovou výrobu, pro urychlení a zlevnění výstavby vedení.

Dráty venkovního vedení.

Dráty jsou určeny pro přenos elektrické energie. Spolu s dobrou elektrickou vodivostí (případně nižším elektrickým odporem) musí splňovat podmínky hospodárnosti dostatečná mechanická pevnost a odolnost proti korozi. K tomuto účelu se používají dráty z nejlevnějších kovů - hliník, ocel, speciální slitiny hliníku. Přestože měď má nejvyšší vodivost, měděné dráty se v nových vedeních nepoužívají kvůli značným nákladům a potřebě pro jiné účely.

Jejich použití je povoleno v kontaktních sítích, v sítích těžařských podniků.

Na venkovních vedeních se používají především neizolované (holé) dráty. Konstrukčně mohou být dráty jedno- a vícevodičové, duté (obr. 3.7). V sítích nízkého napětí se v omezené míře používají jednovodičové, převážně ocelové dráty. Pro zajištění flexibility a větší mechanické pevnosti jsou dráty vyrobeny vícedrátově z jednoho kovu (hliník nebo ocel) a ze dvou kovů (kombinovaných) - hliníku a oceli. Ocel v drátu zvyšuje mechanickou pevnost.

Na základě podmínek mechanické pevnosti se na venkovních vedeních s napětím do 35 kV používají hliníkové dráty jakosti A a AKP (obr. 3.7). Nadzemní vedení 6-35 kV lze provádět i ocelovo-hliníkovými dráty a nad 35 kV se vedení montuje výhradně ocelovo-hliníkovými dráty.

Ocelovo-hliníkové dráty mají kolem ocelového jádra oplet z hliníkových drátů. Plocha průřezu ocelové části je obvykle 4-8krát menší než u hliníku, ale ocel zabírá asi 30-40% celkového mechanického zatížení; takové dráty se používají na vedení s dlouhými rozpětími a v oblastech s horšími klimatickými podmínkami (se silnější ledovou stěnou).

Značka ocelo-hliníkových drátů udává průřez hliníkové a ocelové části např. AC 70/11, dále údaje o antikorozní ochraně např. ASKS, ASKP - stejné dráty jako AC, ale s výplní jádra (C) nebo všechny dráty (P) s antikorozním mazivem; ACK - stejný vodič jako AC, ale s jádrem pokrytým plastovým obalem. Dráty odolné proti korozi se používají v oblastech, kde je vzduch znečištěný nečistotami, které mají destruktivní vliv na hliník a ocel. Průřezy vodičů jsou normalizovány podle státní normy.

Zvětšení průměrů drátů při nezměněné spotřebě vodivého materiálu lze provést použitím drátů s dielektrickou výplní a dutými dráty (obr. 3.7, Obr. d, e). Toto použití snižuje ztráty koróny (viz část 2.2). Duté dráty se používají především pro přípojnice rozváděčů 220 kV a výše.

Dráty z hliníkových slitin (AN - tepelně neupravené, AZ - tepelně zpracované) mají větší mechanickou pevnost než hliníkové dráty a prakticky stejnou elektrickou vodivost. Používají se na venkovních vedeních s napětím nad 1 kV v oblastech s tloušťkou ledové stěny do 20 mm.

Stále častěji se používají venkovní vedení se samonosnými izolovanými dráty o napětí 0,38-10 kV. U vedení s napětím 380/220 V se vodiče skládají z neizolovaného nosného vodiče, který je nulový, tří izolovaných fázových vodičů, jednoho izolovaného vodiče (libovolná fáze) venkovního osvětlení. Fázově izolované vodiče jsou navinuty kolem nosného nulového vodiče (obr. 3.8).

Nosný drát je vyroben z oceli a hliníku a fázové dráty jsou vyrobeny z hliníku. Ty jsou pokryty světlovzdorným tepelně stabilizovaným (zesítěným) polyethylenem (dráty typu APV). Mezi výhody venkovního vedení s izolovanými dráty oproti vedení s holými dráty patří absence izolátorů na podpěrách, maximální využití výšky podpěry pro zavěšení drátů; není třeba prořezávat stromy v oblasti vedení.

Kabely ochrany před bleskem spolu s jiskřištěm, svodiči, omezovači napětí a zemnicí zařízení slouží k ochraně vedení před atmosférickým přepětím (výbojem blesku). Kabely jsou zavěšeny nad fázovými vodiči (obr. 3.5) na venkovních vedeních s napětím 35 kV a vyšším, v závislosti na oblasti pro bouřkovou aktivitu a materiálu podpěr, který upravuje Pravidla pro elektrické instalace (PUE). ).

Jako dráty ochrany před bleskem se obvykle používají ocelová pozinkovaná lana jakosti C 35, C 50 a C 70 a při použití kabelů pro vysokofrekvenční komunikaci ocelo-hliníkové dráty. Upevnění kabelů na všech podpěrách venkovních vedení s napětím 220-750 kV by mělo být provedeno pomocí izolátoru posunutého jiskřištěm. Na vedeních 35-110 kV jsou kabely připevněny ke kovovým a železobetonovým mezipodpěrám bez izolace kabelů.

Izolátory venkovního vedení. Izolátory jsou určeny pro izolaci a upevnění vodičů. Jsou vyrobeny z porcelánu a tvrzeného skla - materiálů s vysokou mechanickou a elektrickou pevností a odolností vůči povětrnostním vlivům. Podstatnou výhodou skleněných izolátorů je, že při poškození se tvrzené sklo drolí. To usnadňuje lokalizaci poškozených izolátorů na vedení.

Podle konstrukce, způsobu upevnění k podpěře, jsou izolátory rozděleny na čepové a zavěšené. Kolíkové izolátory (obr. 3.9, a, b) se používají pro vedení s napětím do 10 kV a zřídka (pro malé průřezy) 35 kV. Jsou připevněny k podpěrám pomocí háčků nebo čepů. Závěsné izolátory (obr. 3.9, proti) se používají na venkovních vedeních s napětím 35 kV a vyšším. Skládají se z porcelánové nebo skleněné izolační části 1, víka z tvárné litiny 2, kovové tyče 3 a cementového pojiva 4.

Izolátory jsou sestaveny do strun (obr. 3.9, G): podepření na mezilehlých podpěrách a napnutí - na kotevních. Počet izolátorů v girlandě závisí na napětí, typu a materiálu podpěr a znečištění atmosféry. Například v linii 35 kV - 3-4 izolátory, 220 kV - 12-14; na linkách s dřevěnými podpěrami se zvýšenou ochranou před bleskem je počet izolátorů v girlandě o jeden menší než na linkách s kovovými podpěrami; v napínacích girlandách pracujících v nejtěžších podmínkách je instalováno o 1-2 více izolátorů než v nosných.

Izolátory využívající polymerní materiály byly vyvinuty a procházejí experimentálním průmyslovým testováním. Jedná se o prvek ve tvaru tyče ze skleněných vláken chráněný povlakem s žebry z fluoroplastu nebo silikonové pryže. Tyčové izolátory mají ve srovnání se závěsnými nižší hmotnost a náklady, vyšší mechanickou pevnost než tvrzené sklo. Hlavním problémem je zajistit možnost jejich dlouhodobého (více než 30 let) provozu.

Lineární tvarovky je určen pro upevnění vodičů k izolátorům a kabelů k podpěrám a obsahuje tyto hlavní prvky: svorky, konektory, rozpěrky atd. (obr. 3.10).

Nosné svorky se používají k zavěšení a zajištění vodičů venkovních vedení na mezilehlých podpěrách s omezenou tuhostí zakončení (obrázek 3.10, a). Na kotevních podpěrách pro pevné upevnění drátů se používají napínací girlandy a napínací svorky - napětí a klín (obrázek 3.10, b, c). Spojovací kování (náušnice, uši, skoby, vahadla) je určeno pro zavěšení girland na podpěry. Nosná girlanda (obr. 3.10, d) je upevněna na traverzu mezipodpěry pomocí náušnice 1, zasunuté druhou stranou do čepice horního zavěšeného izolátoru 2. Očko 3 slouží k připevnění girlandy nosná spona 4 ke spodnímu izolátoru.

Distanční rozpěrky (obr. 3.10, e), instalované v rozpětích vedení 330 kV a vyšších s rozdělenými fázemi, zabraňují kolizím, kolizím a kroucení jednotlivých fázových vodičů. Konektory slouží ke spojení jednotlivých úseků drátu pomocí oválných nebo lisovacích spojek (obr. 3.10, f, g). V oválných konektorech jsou dráty buď kroucené nebo zvlněné; v krimpovacích konektorech používaných ke spojování ocelovo-hliníkových drátů velkých průřezů jsou ocelové a hliníkové části krimpovány odděleně.

Výsledkem vývoje technologie přenosu EE na velké vzdálenosti jsou různé varianty kompaktních silových vedení, vyznačující se menší vzdáleností mezi fázemi a v důsledku toho menšími indukčními odpory a šířkou trasy vedení (obr. 3.11). Při použití podpěr "typ krytí" (obr. 3.11, A) zmenšení vzdálenosti je dosaženo umístěním všech fázově rozdělených konstrukcí uvnitř "ohraničujícího portálu" nebo na jedné straně pilíře podpěr (obr. 3.11, b). Fázová konvergence je zajištěna pomocí mezifázového izolačního odstupu. Byly navrženy různé verze kompaktních vedení s nekonvenčním uspořádáním vodičů rozdělených fází (obr. 3.11, Obr. v a).

Kromě zmenšení šířky trasy na jednotku přenášeného výkonu lze vytvořit kompaktní vedení pro přenos zvýšeného výkonu (až 8-10 GW); taková vedení způsobují nižší intenzitu elektrického pole na úrovni země a mají řadu dalších technických výhod.

Kompaktní vedení dále zahrnují řízená samokompenzační vedení a řízená vedení s nekonvenční konfigurací dělené fáze. Jsou to dvouokruhová vedení, ve kterých jsou stejnojmenné fáze různých obvodů posunuty po párech. V tomto případě jsou na obvody aplikována napětí posunutá o určitý úhel. Díky změně režimu pomocí speciálních zařízení úhlu fázového posunu se provádí kontrola parametrů vedení.